365完美体育：高速数字电路封装电源完整性分析

本文摘要：一、Pkg与PCB系统　　随着人们对数据处理和运算的市场需求更加低，电子产品的核心芯片的工艺尺寸更加小，工作的频率更加低，目前处理器的核心频率已约Ghz，数字信号更加较短的下降和下降时间，也带给更高的谐波分量，数字系统是一个高频低宽带的系统。

一、Pkg与PCB系统　　随着人们对数据处理和运算的市场需求更加低，电子产品的核心芯片的工艺尺寸更加小，工作的频率更加低，目前处理器的核心频率已约Ghz，数字信号更加较短的下降和下降时间，也带给更高的谐波分量，数字系统是一个高频低宽带的系统。对于一块装配的PCB，无论是PCB本身，还是上面的PCB（Package，Pkg），其几何结构的共振频率也基本落在这一范围。失当的电源供应系统（PDS）设计，将引发结构共振，造成电源品质的好转，导致系统无法长时间工作。　　此外，由于元器件密度的升高，为减少系统功耗，系统广泛使用低电压较低摆幅设计，而低电压信号更容易受到噪声阻碍。

这些噪声来源很广，如耦合（coupling）、串扰（Crosstalk）、电磁辐射（EMI）等，但是仅次于的影响则来自于电源的噪声，尤其是实时转换噪声（Simultaneousswitchingnoise，SSN）。　　一般来说整个PDS系统除了包括电路系统外，也包括电源与地平面构成的电磁场系统。右图是一个电源传输系统的示意图。　　图1典型的电源传输系统示意图　　二、Pkg与PCB系统的测量　　一般在探究地弹噪声（GBN）时，一般来说只全然考虑到PCB,且测量其S参数|S21|来回应GBN大小的依据。

Port1代表SSN鼓舞源的方位，也即PCB上主动IC的方位，而较小的|S21|代表较好的PDS设计和较小的GBN。然而一般噪声从IC上产生，通过Pkg的电源系统、再行通过基板Via和PCB上的锡球的相连，抵达PCB的电源系统（如图1）。所以无法只全然考虑到PCB或Pkg，必需把两者融合一起，才能准确叙述GBN在高速数字系统中的不道德。

　　为此，我们设计一个PDS结构（如图2），来代表Pkg加装在PCB上的电源系统。图2BGAPCB加装在PCB上的结构和横截面示意图　　用于网络分析仪（HP8510C）融合探针台（Microtechprobestation）,量测此结构之S参数，从50Mhz到5Ghz。

测量上，用于两个450um-pitch的GS探针，收到Pkg信号层的Powerring和Groundring上。这个测量结构如图3。　　图3BGAPCB加装在PCB上的结构测量示意图　　Pkg+PCB结构量测S参数的结果如图4右图，同时我们也做到了单一Pkg和PCB的量测量结果，通过对比来理解整个PDS系统和单一Pkg和PCB之间的差异。

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