指状电源和地线的串扰分析

分享到:

图5.11示意了电源和地线的指状布局,与电源和地的栅格类似,容许一些互感的耦合,但是节省了更多的线路板面积。

 

 

 

在FCC分贝辐射指南之前制造的早期计算机设备中,这种老式布局出现过。电源和地的指状布局同样也用廉价的绕接框架上,建议不要使用这种布线方法。

 

电源和地的指状技术只适用于在小的电路卡上实现非常低速的逻辑电路。

 

它的主要优势是电源和地的接线可以在单层上实现。信号走线需要另外一层。

 

在电源和地的指状设计图中,地线走在板子的右边,电源线布在、板子左边。当需要的时候这些走线可以从左边延伸到右边,像长的手指或横栏木梯。

 

集成电路块跨立在这些横档上,通过短的连线接地或接到电源线。相邻的电源和地线之间有旁路电容。

 

这个布局的问题是,大部分的返回信号电流必须走过板子边缘的所有路径,以回到它们的驱动器。这个路径的改道引入大量的自感和互感。

 

如果必须采用双面板,可以使用“平行交叉地平面的串扰”的电源和地栅格方式。

 

如果由于某些示知的因素,不得不使用指状的地线布局,那么首先制作一个样板,测量走线之间的互感,然后再计算电路是否能正常工作。

 

当采用低速的CMOS逻辑或老式的LS-TTL系列电路时,它可能工作,但是其他的任何快速逻辑系列产品则无法发挥作用。产品除了有无法使用的简单风险外,开放的电流环路的电磁辐射在FCC辐射测试中几乎肯定不合格。

 

下面是电源和地的指状布局上的环路电感的近似计算公式:

其中,L=电感,NH
      X=板子宽度,IN
      W=走线宽度,IN
      Y=走线长度,IN

 

注意,走线宽度加倍对整个电感来说几乎没有影响。很宽的地线也起不到改善作用,所需要的是用一个较细的网状地线覆盖板子的表面。

 

如果其中一条走线靠近一边,其电感会稍小一些。

 

因为返回电流转向板子的周围边缘,磁场分布在各处,任何其他横切这些磁场时,都会与其产生紧耦合,任何两条走线的耦合电感LM实际上和上式中的L相同。距离不会引起耦合电感减少太大。

 

可以采用“开槽地平面的串扰”的公式,计算由自感和互感引起的上升时间劣化和串扰电压。

 

 

 

论坛已做迁移,有相关技术资料和问题讨论可以到电路城对应版块(“模拟/电源”)
X