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电子发烧友网>电子资料下载>可编程逻辑>EDA-教程>PCB设计规则>电容这段走线影响这么大

电容这段走线影响这么大

2022-12-21 | docx | 0.43 MB | 次下载 | 免费

资料介绍

一日,来了一个电源仿真项目,雷工像往常一样熟练的打开了PCB文件,先是例行查板。不查不要紧,一查还真有问题,话不多说直接上图:

11d6290dc7e84e8ab16ff036e1469eca~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=U4pBQ6doDMJ71G9YKzsA%2BLHs9mc%3D

 

定睛一看,这不就是一个普普通通的BGA嘛,能有啥问题,但我要告诉你截图时同时打开了TOP面和BOT面,是不是就发现了问题了,是的,BOT面一个电容也没有,电容全部摆放在BGA的周围,这样的话,小容值的去耦电容由于距离BGA电源pin过孔很远,效果就会减弱甚至是没有,对PDN阻抗的影响会比较大。雷工立马反馈了修改意见,同时也想仿真一下,与理论相结合,仿真结果如下:

6b9bf31ee7ba46ffae16ce88b97ff959~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=oqExUwVqegY93xxKCRmLfMOyvxE%3D

 

仿真结果与猜想一致,例如1uF这类小电容完全没起作用,故其谐振点并未体现在PDN阻抗曲线上面。Layout工程师很快就将小电容修改到BAG下方,雷工拿到PCB文件再次导入仿真软件进行验证,结果却令人大吃一惊,居然与前仿电容位于BGA管脚下方的结果有较大出入:

64916361037a4337bb7a8fca2755177f~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=RYyIoebwGjg71oVo6jW8O%2B8i1cc%3D

 

雷工心想,难道是之前仿真出错了?随即查看PCB,看能否找到原因,发现之前仿真的电容位置与实际PCB电容摆放的位置有细微的差异,对比图如下:

a221181a3a5b46568b85bb7a7c47b7d0~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=IcYZHn%2Blk0gRyOZqCPvD5EDfTs0%3D

 

由于是盲埋孔设计,雷工仿真时直接把焊盘放到了过孔上,实际电容布局却引入了一小段3mil左右的走线,心想难道是这段走线引起的差异???

2f2574387a5e42a9bdc3cf4506e18aa4~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=sshFLxJpZd9e%2FtlsqVoYlmonGzY%3D

根据电容频率公式:

6c5542533f0f42e1bb50208978d0d4ae~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=ujXIul6eqpD2ttKJhKMo%2FYyr6kQ%3D

实际电容的谐振频率与电感L(此处L包括电容寄生电感以及回路电感)和容值有关, L越大,则谐振频率越小。结合此处情况,就是电容PIN到过孔走线变长,引起回路电感变大,但这3mil的长度在整个回路当中占比很小,几乎对谐振频率无影响才对,反观上述对比图,明显电容谐振点趋向高频,与该处理论冲突,故雷工就放弃了这个猜想。

 

电容谐振点阻抗变小,莫非是电容模型的问题?继续检查仿真的工程文件,原来是因为更新导入PCB文件时,没有保留原设置,导致1uF电容变成了理想电容,这样就相当于没有考虑电容本身寄生参数的影响,从而导致结果差异比较大,重新添加正确的电容模型,结果与之前仿真一致,雷工悬着的心终于落了地。

baadf544b2d54bad8808835ab5b1e08b~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=%2B%2B7S1f%2FdHpfb9bQJYcuvYOYQSqs%3D

 

关于理想电容与实际电容可查阅上周高速先生文章孙工有做解释:

 

性能逆天的这种电容,你见过吗?

 

同时,雷工继续用仿真软件搭建理想电容与实际电容链路,进行简单的对比验证以加深印象:

0913c8a0655a480392e7e01b20027000~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=eusIhesl10KglHMgMKljSpBzhS8%3D

 

结果对比图如下:

461a804901bf49b9853d73336c51cb54~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1672210467&x-signature=HgwIK%2BW4sbdx1ZC3kt8zdTXQd6k%3D

 

仿真结果与理论相吻合。

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