无人机定位系统电源分配网络电磁干扰行为级分析与预测

电源分配网络是无人机定位系统工作的基础单元,也是电磁干扰薄弱环节,电源分配网络(PDN)传导耦合干扰效应是导致定位系统故障的主要原因。为了提高定位系统电磁干扰敏感度预测模型的精度,基于泰勒级数对非线性系统的描述方法,将泰勒级数行为级模型系数表征为与干扰频率相关的函数,建立无人机定位系统PDN电磁干扰响应预测模型,分析预测PDN在受干扰情况下的非线性直流偏置电压。研究结果表明:在250~400 MHz电磁干扰范围内,基于泰勒级数的PDN电磁干扰响应预测模型可以对PDN在电磁干扰作用下的非线性直流偏置进行准确预测,预测误差在3%以内。

晶上系统电源分配网络建模及IR-drop研究

为预测和评估晶上系统电性能,提出了一种结合电磁和分析模拟的晶上系统电源分配网络(PDN)建模方法。该方法将PDN结构划分为单独组件,用电磁工具和公式计算提取无源电阻、电感、电容参数后,按组件位置组装成等效电路模型。通过与三维全波仿真自阻抗曲线比较对模型进行了验证,并基于模型,用ADS研究了模组位置排布、垂直互连密度、芯片功耗及去耦电容对电压降(IR-drop)的影响。结果表明:模型自阻抗曲线与三维全波仿真基本吻合;在一定范围内,合理排布模组位置、增加垂直互连密度、减少芯片功耗、使用较大去耦电容能降低IR-drop,为晶上系统设计和制造提供了参考。

电源分配网络的频域去耦设计

集成电路(IC)功耗不断增加,电压噪声容限不断减小的发展趋势,成为高速数字电路电源分配系统设计面临的巨大难题。针对此问题,从电容等效模型和电容去耦原理出发,提出了一种基于目标阻抗的去耦电容量化方法,通过分析计算电容安装后引线、过孔和印制板(PCB)产生的寄生电感效应,完成了0~50 MHz的频带范围内电源分配网络的阻抗设计,并结合HyperLynx电源完整性工具对系统进行了仿真,结果表明使用该方法设计的去耦电容网络可以有效避免过度设计,提高设计效率。

基于电源分配网络仿真确定封装电容的方法

在FPGA、CPU、GPU、DSP等产品的封装设计中,不仅需要考虑信号的完整性,还需要考虑电源分配网络。集成电路封装会增加芯片电源网络的电感,导致芯片性能下降,影响器件的质量。由于封装空间的限制与基板阻抗的要求,在封装基板上贴装符合设计的去耦电容以降低阻抗,对满足芯片性能要求至关重要。采用SIwave与ADS等软件工具对配电网络进行仿真,通过时域和频域两种分析方法可快速确定整个供电网络是否满足芯片的供电需求。

有源相控阵雷达电源分配网络特性分析

有源相控阵雷达中电源分配网络的可靠性直接关系到系统的整体性能。文中针对有源相控阵雷达电源分配网络特性进行了研究,提出了系统级电源完整性的仿真方法,并通过仿真结果与实测结果的对比验证了方法的有效性。具体分析了电源分配网络的电源完整性与电源内阻、工作模式、负载情况以及传输线参数之间的关系,获得了有规律性的结论,对典型有源相控阵雷达电源分配网络的设计具有指导意义。

一种抑制电源分配网络并联谐振的方法

提出一种增加去耦支路损耗抑制电源分配网络PDN中并联谐振的方法。该方法通过在去耦支路引入一个串联电阻,使PDN的损耗增加,从而抑制PDN并联谐振。给出了理论模型,借助Hy-perlynx PI仿真软件在DM642板卡上进行仿真实验。结果表明,在去耦支路引入一个0.45Ω电阻,可将PDN并联谐振处的品质因数Q从282抑制到13。同时,分析了引入电阻对去耦效果的影响。当引入电阻小于0.45Ω时,可通过增加去耦电容并联个数来补偿引入电阻对去耦的影响。

电源分配网络阻抗分析及去耦电容优化

高速印制板电源分配网络(power delivery networks,PDN)受电电源端口具有瞬时电流大、目标阻抗小的特点。针对任意形状电源板的阻抗问题,提出一种基于解析式与有限差分法的互补模型,并在此基础上结合粒子群算法实现多个受电电源端口的阻抗优化。通过Matlab仿真,发现互补模型的结果与全波有限元法的基本吻合,计算时间则大幅缩短。测量结果表明,优化后实验板的多个受电电源端口阻抗均满足各自的目标值要求。

改进时频域混合方法分析电源分配网络同步开关噪声

对时频域混合方法加以改进用于分析电源分配网络同步开关噪声.引入修正Gram-Schmidt正交化方法实现矩阵的正交三角分解,以解决有理函数逼近构建时域宏模型中存在的病态条件数问题;同时提出一种结构简单的等效电路模型用于HSPICE电路仿真.计算实例验证了该方法的有效性.

电源分配网络设计中一种新型的去耦电容选择方法

文章对高速电路中电源分配网络的去耦电容选择方法进行了研究。首先对PCB的电源分配网络(Power Delivery Network,PDN)设计进行了详细研究,详细分析了PDN的结构、模型以及去耦电容选择方法对PDN的重要性。然后对现在常用的去耦电容选择方法进行了分析研究,并提出一种新型的去耦电容选择方法。最后通过仿真软件对这几种去耦电容选择方法进行仿真,通过对仿真结果进行分析、对比,验证本文采用的去耦电容选择方法的可行性与优越性。

考虑硅衬底效应的基于TSV的3D-IC电源分配网络建模

基于硅通孔TSV的3D-IC在电源分配网络PDN中引入了新的结构——TSV,另外,3D堆叠使得硅衬底效应成为不可忽略的因素,因此为3D-IC建立PDN模型必须要考虑TSV以及硅衬底效应。为基于TSV的3D-IC建立了一个考虑硅衬底效应的3DPDN模型,该模型由P/G TSV对模型和片上PDN模型组成。P/G TSV对模型是在已有模型基础上,引入bump和接触孔的RLGC集总模型而建立的,该模型可以更好地体现P/G TSV对的电学特性;片上PDN模型则是基于Pak J S提出的模型,通过共形映射法将硅衬底效应引入单元模块模型而建立的,该模型可以有效地反映硅衬底对PDN电学特性的影响。经实验表明,建立的3DPDN模型可以有效、快速地估算3D-IC PDN阻抗。

修正Gram-Schmidt正交化构建电源分配网络时域宏模型

有理函数逼近法方程组病态条件数为构建电源分配网络时域宏模型带来了数值问题。该文提出利用修正Gram-Schmidt正交化处理对超定方程组系数矩阵进行正交三角分解,结合Bernoulli多项式求根方法及稳定、无源性准则可以精确构建无源时域宏模型。计算实例精确构建了自DC至1GHz频带内的宽带无源时域宏模型,从而验证了该方法的有效性。

基于去耦半径理论的电源分配网络去耦方法

针对高速数字系统设计过程中电源分配网络去耦电容安装位置难以确定,安装方法缺乏标准的问题,提出基于去耦半径理论的电源分配网络去耦方法。该方法解决了去耦电容安装距离的定量计算问题,为工程实践中去耦电容的安装提供了标准参考。验证表明:基于本文提出的去耦方法,高速通信电路板原有谐振被很好抑制,去耦效果显著,该方法对高速数字电路设计具有较高理论指导意义。

三维堆叠芯片电源分配网络电源完整性建模与仿真

论文研究三维堆叠芯片电源分配网络电源完整性建模与仿真技术。首先建立单层芯片电源分配网络、电源地硅通孔对以及三维堆叠芯片电源分配网络分析模型,随后利用数值分析方法,分别进行三维堆叠芯片电源分配网络频域阻抗特性与时域电源波动仿真分析。该方法可以准确分析三维堆叠芯片电源分配网络性能特性,为三维堆叠芯片电源完整性设计提供有效指导。

基于改进目标阻抗的电源分配网络设计方法

针对目前电源分配网络设计中传统目标阻抗法带来的过度设计问题,提出了一种基于改进目标阻抗的电源分配网络设计方法。与传统目标阻抗不同的是,该方法提出的目标阻抗为电阻和电感的若干组组合,它在频域上表现为一条阻抗值随频率上升的曲线。在实际操作中,在满足该目标阻抗的情况下,选择使用电容器个数最少的一组组合当作最优目标阻抗。用Matlab实现了该方法的PDN设计工具,实验表明,该方法与传统目标阻抗法相比,对于高频段PDN网络设计限制更少,去耦电容器使用个数更少,具有较强的实用性。

多负载电源分配网络的去耦分析

传统的利用单端口自阻抗指导电源分配网络设计方法(FDTI),主要适用于一个电源/地平面只有一个负载芯片的情况,对现阶段多负载芯片的复杂电源分配网络已不再适用。文中通过全波仿真软件SI-wave提取每个负载芯片的多输入叠加阻抗,用以指导多负载芯片复杂电源分配网络的设计。利用矢量拟合算法拟合多输入叠加阻抗曲线的有理函数,将该有理函数导入相关电容器选择算法中得到每个芯片的去耦方案。实验结果表明,将选出的去耦电容添加到电源/地平面后,芯片电源端口处的噪声在容许的5%范围内。

电源分配网络的直流压降分析与研究

随着半导体技术的不断发展和PCB布线密度的增加,电源分配网络(PDN)的直流压降问题在设计过程中需要得到足够的重视。针对造成直流压降问题的主要因素,在理论分析的基础上对电源分配网络的原理设计和PCB设计提出建议,减小直流压降对电源完整性的影响。

基于目标阻抗匹配的电源分配网络设计优化

针对可靠保证电源分配网络的时域瞬态响应、全频域稳态响应、极低目标阻抗、电源及信号完整性设计目标的问题,提出一种基于目标阻抗匹配的电源分配网络设计优化的方法。以低功耗Zigbee遥控器为例,从目标阻抗分配、寄生参数预估、蒙特卡罗分析、回流路径规划、结果对比分析及工程实施探讨这6个方面阐述低功耗大动态电流电路PDN的设计与优化。基于2级共模电感(双T型网络)搭建目标PDN,实现VRM输出端与PDN输入端及PDN输入端与输出端的阻抗匹配。结果表明:该方法能够成功指导PDN的设计优化,可以提高实际的PCB设计质量,降低设计风险,减少设计修改和制作的次数,从而缩短市场开发周期、减少开发成本,在工程上是可行的,并具有良好的应用推广价值。

基于多输入阻抗的电源分配网络研究

通过多输入阻抗准确描述当代高速平面电源分配网络(PDN)。该阻抗能够同时探查多个激励源输入及准确估量其他端口对PDN的影响。多输入阻抗是一种新颖的输入阻抗,它有两种表现形式:多输入自阻抗和多输入叠加阻抗。前者用于描述同一IC内各个电源端口之间的影响,后者用于描述不同IC之间的影响。经时频域仿真,该多输入阻抗能同时精确地估量平面电源分配网络的本地和全局特性。

高速数字电路电源分配网络设计优点与噪声抑制分析研究

高速数字电路电源分配网络设计改变了传统的人工控制芯片模式,实现了智能管理控制系统的新突破,为人们随时随地的远程管理提供了优良的服务。本文主要结合电路电源分配网络系统的产品特点、技术优点、噪声原因分析和有效抑制噪声的措施,来说明高速数字电路技术的应用,通过其查询、联通、监控和故障报警等功能,完成人们所见即所得的控制管理,节省了人力、物力和经济成本的开支,行之有效的为生活带来了方便和实惠。

基于ADS的微系统电源完整性仿真及优化

随着芯片制造技术和封装技术的发展,电子产品内部的器件集成度和信号速度在持续提高,微系统成为一种新兴的形式,这导致了对电源完整性的要求不断提高。不合理的电源完整性设计将会给电源质量和信号质量带来极大的干扰,甚至会使系统崩溃。针对所设计的多芯片微系统设计进行了电源完整性的仿真,并利用基板、PCB去耦电容网络协同去耦的方式对电源分配网络阻抗进行了优化,解决了微系统内部的空间有限与去耦电容需求量大的矛盾,保证了微系统的电源完整性。