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PDN设计关键点之滤波电容位置

2019-11-7 10:35:13  472 PDN 电容
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本帖最后由 剑侠蜀山 于 2019-11-7 15:18 编辑

本文链接:https://blog.csdn.net/qq_42682826/article/details/102932298
有些硬件设计规则中要求:电源必须经过滤波电容进入芯片管脚。这一规则在低频板卡和单、双面板中适用,在高频板卡和多层板中不适用。
        电源经滤波电容进入芯片管脚会增长走线距离,加大寄生电感,降低电容谐振频率
image001.png
实际上,电源供电网络中,电源、地之间的平板电容,是板级响应速度最快的滤波元件。在多层板设计时,电源与地一般都使用的是完整的电源平面,电源与地之间会形成平板电容。多层板的电源供电网络典型结构如下图所示,通过各级滤波元件对不同频段的噪声进行滤除:
b)        然后是Bulk电容,可以滤除几百k~几M以内的电源噪声;
d)        电源/地平板电容,滤除几百M左右的电源噪声;
image003.png
也就是说,高频板卡中,板级滤波电容基本上只能处理100MHz以内的电源噪声,100MHz以上的电源噪声首先要依靠平板电容,而走线的寄生电感对平板电容的滤波效果有很大影响。
故,若希望平板电容具有较好的高频滤波效果,需尽量减短管脚至平面的距离。推荐的管脚连接平面的方式如图5所示。
image005.png
图 3 Murata 0.1uF 0402电容阻抗曲线
image007.png
图 4 安装的板上后0.1uF 0402电容阻抗曲线
image009.png
图 5 多层板管脚接入平面的推荐方式
2 电容滤波半径
image011.png
电容滤波半径的本质:电容有效补偿噪声源的瞬态电流需求。
为了能有效传递补偿能量,应使噪声源和补偿电流的相位差尽可能小,最好同相位。距离越近,相位差越小,补偿能连传递越多。实际应用中,这一距离最好控制在去电容谐振频率1/40~1/50波长之间。
从寄生电感角度,去耦电容距离芯片越远,寄生电感越大,电容的自谐振频率就会越低。如图7所示,去耦电容与IC管脚之间存在Labove和Lbelow两种寄生电感,电容与IC之间的距离越远,寄生电感会越大。而Lbelow相比Labove更大,Lbelow除与电容和IC之间的距离相关外,还与电源、地平面的距离相关,电源、地平面的距离越大,Lbelow越大。
图 7 去耦电容与IC之间的寄生电感
        PDN设计时电容应尽量靠近噪声源放置,距离最好控制在去耦电容谐振频率1/40~1/50波长之间;

        高速先生——电容的布局布线-电源是不是必须从滤波电容进入芯片管脚;
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原文链接:https://blog.csdn.net/qq_42682826/article/details/102932298

image013.png
王栋春 2019-11-7 13:00:15
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