PCB中基于DS-EBG结构的宽频带电源噪声抑制.pdf

PCB（印刷电路板）作为电子设备的关键组成部分，负责连接电子元件，为它们提供机械和电气支持。随着电子设备向微型化、高性能化发展，PCB设计面临许多挑战，其中电源完整性问题尤为突出。尤其在复合信号系统中，高速数字电路和高频RF/模拟电路共用电源分配网络和地返回路径，导致宽频带的同步开关噪声（SSN）容易耦合至敏感电路，影响其性能。为了解决这些问题，电磁能带隙（EBG）结构应运而生，有效改善了高频下的电源完整性问题。 EBG结构是一种周期性排列的金属单元与介质基板组成的结构，它们的特殊设计可以阻断特定频率范围内的电磁波传播，从而达到抑制噪声的效果。EBG结构通常被设计为带阻滤波器，能带隙宽度是由其尺寸、金属单元设计以及介质材料共同决定的。 传统EBG结构在PCB中虽然能有效抑制噪声，但其结构占用较多面积，不适合PCB的微型化设计需求。随着电子设备的微型化趋势，对EBG结构提出了新的要求。本文中提到的DS-EBG（双层电磁能带隙）结构，最初应用在三维立体封装中，现在被引入到PCB设计中。DS-EBG结构通过两层EBG结构堆叠，能够有效扩展噪声抑制的频带宽度，同时也减少了对基板面积的需求。 仿真软件如Ansoft公司的HFSS和本文中使用的S1wave软件，在验证EBG结构抑制噪声性能方面起到了重要的作用。通过软件模拟，可以在设计阶段预测结构在不同参数下的表现，从而优化设计，缩短研发周期，降低设计成本。 在PCB设计中，特别需要关注去耦合和滤波设计，以降低系统中数字电路产生的噪声对RF/模拟电路的影响。良好的去耦合和滤波设计能有效防止噪声耦合，保证信号的完整性。EBG结构为这些问题的解决提供了有效的手段。设计者需要在保证电源完整性的同时，考虑到PCB的微型化、热管理和信号完整性等多方面因素，灵活运用DS-EBG等技术解决高频下遇到的问题。 电磁能带隙（EBG）结构及DS-EBG结构是解决PCB设计中电源完整性问题的重要工具。通过理论分析、仿真验证和实际应用，这些结构在保证电路性能和信号完整性方面发挥着重要作用。随着PCB设计和制造技术的进步，我们可以期待未来将会有更多创新的结构和方法被应用于解决此类挑战。