在IC的電源引腳附近合理地安置適當(dāng)容量的電容,可使IC輸出電壓的跳變來(lái)得更快。然而,問(wèn)題并非到此為止。由于電容呈有限頻率響應(yīng)的特性功率電感制作,這使得電容 無(wú)法在全頻帶上電感器工廠生成干凈地驅(qū)動(dòng)IC輸出所需要的諧波功率。除此之外,電源匯流排上形成的瞬態(tài)電壓在去耦路徑的電感兩端會(huì)形成電壓降,這些瞬態(tài)電壓就是主要 的共模EMI干擾源。我們應(yīng)該怎么解決這些問(wèn)題?
就我們電路板上的IC而言,IC周?chē)碾娫磳涌梢钥闯墒莾?yōu)良的高頻電容器,它可以收集為干凈輸出提供高頻能量的分立電容器所泄漏的那部份能量。此外,優(yōu)良的電源層的電感要小,從而電感所合成的瞬態(tài)信號(hào)也小,進(jìn)而降低共模EMI。
當(dāng)然,電源層到IC電源引腳的連線必須盡可能短,因?yàn)閿?shù)位信號(hào)的上升沿越來(lái)越快,最好是直接連到IC電感制作電源引腳所在的焊盤(pán)上,這要另外討論。
為了控制共模EMI,電源層要有助于去耦和具有足夠低的電感,這個(gè)電源層必須是一個(gè)設(shè)計(jì)相當(dāng)好的電源層的配對(duì)。有人可能會(huì)問(wèn),好到什么程度才算好?問(wèn)題 的答案取決于電源的分層、層間的材料以及工作頻率(即IC上升時(shí)間的函數(shù))。通常,電源分層的間距是6mil,夾層是FR4材料,則每平方英寸電源層的等 效電容約為75pF。顯然,層間距越小電容越大。
上升時(shí)間為100到300ps的器件并不多,但是按照目前IC的發(fā)展速度,上升時(shí)間在 100到300ps范圍的器件將占有很高的比例。對(duì)于100到 300ps上升時(shí)間的電路,3mil層間距對(duì)大多數(shù)應(yīng)用將不再適用。那時(shí),有必要采用層間距小于1mil的分層技術(shù),并用介電常數(shù)很高的材料代替FR4介 電材料?,F(xiàn)在,陶瓷和加陶塑料可以滿足100到300ps上升時(shí)間電路的設(shè)計(jì)要求。
盡管未來(lái)可能會(huì)采用新材料和新方法,但對(duì)于今天常見(jiàn)的1到3ns上升時(shí)間電路、3到6mil層間距和FR4介電材料,通常足夠處理高端諧波并使瞬態(tài)信號(hào)足夠低,就是說(shuō),共模EMI可以降得很低。本文給出的PCB分層堆疊設(shè)計(jì)實(shí)例將假定層間距為3到6mil。