去耦电容特性阻抗反谐振点的分析与应用
时间:01-08 11:00 阅读:3713次
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简介:电源分配网络的阻抗在指定频段内要求足够低。两个不同容值的并联去耦电容可以降低PDN的阻抗,但是其等效特性阻抗所产生的反谐振点也会引入到PDN阻抗中,该点可能会超过目标阻抗,所以需要合理地选取去耦电容器,尽可能降低该点阻抗。从并联电容的等效电路模型出发,推导并验证了电容参数与反谐振点频率、反谐振点阻抗的数学模型;随后通过实例将该模型应用于基于目标阻抗的设计方法中,证明了该模型实施的直观性和有效性。
随着印制电路板(PCB)集成度的提高,寄生参数会破坏PCB电源分配网络(PDN)的稳定性,PDN的阻抗ZPDN会产生尖峰(反谐振点),通过去耦电容削弱ZPDN的尖峰并将其推移至PCB的非工作频段,指出了并联去耦电容的等效特性阻抗会产生反谐振点,且该点不可以大于目标阻抗。总结了各种电容器随着频率升高,其特性阻抗、有效容值受寄生电阻的影响;是从场角度研究电容特性阻抗与寄生参数的关系,采用运算放大器来增加电容的有效容值。
详细描述了单个电容寄生参数与特性阻抗之间的关系;从等效电路角度计算出了ZPDN尖峰的频率位置;将PDN等效为微波网络计算出了ZPDN尖峰的频率位置。
本文推导并验证了并联电容特性阻抗反谐振点与电容寄生参数的数学模型,即合理选取最佳去耦电容来尽可能压低反谐振点的阻抗,然后在Cadence开发环境中实施了该方法,从而在选取去耦电容器这一环节上给出了重要的理论参考。
1 电容特性阻抗分析
图1为并联电容的等效电路模型,阻抗为:
本文从并联电容的等效电路模型出发,推导出电容参数与反谐振点频率、反谐振点幅度的数学模型,然后将此模型应用到基于目标阻抗的设计中。通过简单计算,验证了电容组选取的合理性。此方法简单直观,为高速电路设计人员在选择去耦电容时提供了有价值的参考。