SSO的LC电源滤波电路算法完善

经由过程LC 滤波电路对芯片的供电系统进行滤波是完善同步输出开关噪声的主要手段，文章针对该课题提出了一种完善SSO 的LC 电源滤波电路算法与设计。首先提出了L 型LC 滤波电路的等效模子，介绍了其具体工作事理，并经由过程理论推导给出了内部参数的定量计较公式;然后按照L 型滤波电路的缺陷，引入了π型LC 滤波电路等效模子，并介绍了其工作事理和响应的参数取值;接着给出了LC 滤波电路的LAYOUT 设计的要求。最后是关于该设计电路的总结。

　　1 引 言

　　同步开关噪声(SSN)是由IO 输出缓冲同时开关产生的，也被称作同步开关输出噪声(SSO)。产生SSO 的一个主要原因是电源分配系统(PDS)存在阻抗。今朝常用的体例是在紧靠芯片的电源输入端加足够的退耦电容，可以起到稳压的浸染，可是因为电源平面和芯片电源平面没有有用的隔离，电源平面上存在的噪声干扰很轻易进入到芯片的供电平面上，最终传导到SSO 上，使得SSO 恶化。本文提出了L 型和π 型LC 滤波电路设计方案，可以有用隔离两个平面之间的中高频噪声干扰，完善SSO 问题。

　　2 π 型LC 电源滤波电路

　　2.1 π 型LC 电源滤波电路模型及工作原理

　　由于电源系统提供的前端输入电源V 实际中是一个变化的值，里面有很多纹波成分，当0 0 <ωn < 2ω 时，LC 电路对纹波有放大作用，所以产生了L 型LC 滤波电路的改进型—π 型LC 电源滤波电路(见图一)。具体就是在电感前端增加滤波电容，形成π 型。这样输入电源首先要经过一级初级滤波，然后再进入LC 滤波电路，这样可以有效地完善LC 滤波电路的滤波效果。

　　图一 π 型LC 电源滤波电路

　　3.2 π 型LC 滤波电路算法分析

　　C2 要选择一个合适的值，选择过大会增加成本，过小会影响滤波效果，实践中取C2=C1，其构成类似于二阶巴特沃斯滤波器，巴特沃斯滤波器特点是通带内频率响应曲线最平坦，阻带内则逐渐下降为0，这样可以起到更好的滤波效果。

　　3 L 型LC 电源滤波电路

　　3.1 L 型LC 电源滤波电路模型及工作原理

　　L 型LC 滤波电路的等效模型见图二。整个等效模型的元件有电感L 和退耦电容C1。电感L 主要作用是扼制电流的跳变，起到稳流的作用。退耦电容C1 的主要用于抑制由于SSO引起的电压的跳变，起到稳压的作用。SSO 可以等效成一个瞬时开关的电流源，为了表征最坏的情况，即所有的IO 在同一瞬间一起打开，此时的电流需求就等于芯片在该电压下的最大工作电流I。

　　图二 L 型LC 电源滤波电路

　　该电路的工作原理就是当SSO 同时开启后，产生电流I 的瞬时需求，首先由C1 放电维持电压缓慢变化，同时通过电感L 对电容进行充电。通过这样反复的充放电过程维持芯片输入端电压在芯片正常工作电压的误差范围之内。从频谱角度看，LC 构成了一个低通滤波器，有效隔离了两个平面之间的中高频噪声。