通常,电源完整性问题主要通过两个途径来解决:优化电路板的叠层设计及布局布线,以及增加退耦电容。退耦电容在系统频率小于300 ~ 400MHz时,可以起到抑止频率、滤波和阻抗控制的作用,在恰当的位置放置合适的退耦电容有助于减小系统电源完整性的问题。但是当系统频率更高时,退耦电容的作用很小。在这种情况下,只有通过优化电路板的层间距设计以及布局布线或者其他的降低电源、地噪声的方法(如适当匹配降低电源传输系统的反射问题)等来解决电源完整性问题,同时抑止EMC/EMI。
对于信号完整性和电源完整性之间的关系,“信号完整性是时域的概念,比较好理解,而电源完整性却是频域的概念,难度比信号完整性大,但在某些方面和信号完整性又有相通之处。电源完整性对工程师的技能要求更高,对于高速设计而言,是一个新的挑战。它不但涉及到板级,同时涉及到芯片和封装级。建议从事高速电路板设计的工程师在解决了信号完整性的基础上再做电源完整性。”。
通过仿真 “软”化你的设计
仿真是对把各方面问题都考虑进去的虚拟原型的测试。由于设计越来越复杂,工程师不可能把每一种方案都拿来实施,此时只能借助先进的仿真代替试验进行判断。
今天的系统设计,除了面临高速高密度电路板所带来的挑战外,产品快速面世的压力更是使仿真成为系统设计必不可少的手段。设计者希望利用先进的仿真工具,在设计阶段即找出问题,从而高效率、高质量地完成系统设计。
传统的电路板设计,工程师很少借助仿真的手段。更多的时候是利用上游芯片厂商提供的参考设计和设计指导规则(即白皮书),结合工程师的实际经验进行设计,然后将设计生产出来的原型机进行反复测试试验、找出问题、修改设计,这样周而复始,直至问题基本全部解决。即时偶尔采用仿真工具进行设计,也只局限于局部电路。修改电路意味着时间上的延迟,这种延迟在产品快速面世的压力下是无法接受的,尤其对于大型系统,一处小小的修改也许需要将整个设计推翻重来,正所谓“牵一发而动全身”,它给厂商带来的损失是无法估量的。
产品质量的难以保证、开发周期的不可控、对工程师经验的过分依赖……这些因素使上述设计方法难以应对越来越复杂的高速高密度PCB设计所带来的挑战,因而必须借助先进的仿真工具加以解决。“上游芯片厂商给的设计方案是建立在他们自己样板的基础上的,而系统厂商的产品和上游厂商的样板不可能完全一样;同时,一个芯片的设计要求可能和另一个的相互矛盾,这时必须通过仿真来确定设计方案。”。