PCB电路板中电源信号完整性设计的注意事项

在电路设计中，一般我们很关心信号的质量问题，但有时我们往往局限在信号线上进行研究，而把电源和地当成理想的情况来处理，虽然这样做能使问题简化，但在高速设计中，这种简化已经是行不通的了。尽管电路设计比较直接的结果是从信号完整性上表现出来的，但我们绝不能因此忽略了电源完整性设计。因为电源完整性直接影响最终PCB板的信号完整性。电源完整性和信号完整性二者是密切关联的，而且很多情况下，影响信号畸变的主要原因是电源系统。例如，地反d噪声太大、去耦电容的设计不合适、回路影响很严重、多电源/地平面的分割不好、地层设计不合理、电流不均匀等等。

1、去耦电容

我们都知道在电源和地之间加一些电容可以降低系统的噪声，但是到底在电路板上加多少电容？每个电容的容值多大合适？每个电容放在什么位置更好？类似这些问题我们一般都没有去认真考虑过，只是凭设计者的经验来进行，有时甚至认为电容越少越好。在高速设计中，我们必须考虑电容的寄生参数，定量的计算出去耦电容的个数以及每个电容的容值和放置的具体的位置，确保系统的阻抗在控制范围之内，一个基本的原则是需要的去耦电容，一个都不能少，多余的电容，一个也不要。

2、地反d

从技术的发展角度来看，器件的上升沿将只会减少，总线的宽度将只会增加。保持地反d在可接受的唯一方法是减少电源和地分布电感。对于，芯片，意味着，移到一个阵列晶片，尽可能多地放置电源和地，且到封装的连线尽可能短，以减少电感。对于，封装，意味着移动 层封装，使电源的地平面的间距更近，如在BGA封装中用的。对于连接器，意味着使用更多的地引脚或重新设计连接器使其具有内部的电源和地平面，如基于连接器的带状软线。对于电路板，意味着使相邻的电源和地平面尽可能地近。由于电感和长度成正比，所以尽可能使电源和地的连线短将降低地噪声。

3、电源分配系统

电源完整性设计是一件十分复杂的事情，但是如何近年控制电源系统（电源和地平面）之间阻抗是设计的关键。理论上讲，电源系统间的阻抗越低越好，阻抗越低，噪声幅度越小，电压损耗越小。实际设计中我们可以通过规定最大的电压和电源变化范围来确定我们希望达到的目标阻抗，然后，通过调整电路中的相关因素使电源系统各部分的阻抗（与频率有关）目标阻抗去逼近。