【干货】如何消除电源走线引起的引线电感影响

【摘要】

在某单板上，由于CPU芯片GMII接口的电源上只加了磁珠滤波，引起的故障：在网口通信时，当通信包的内容为低速码型(全0全1)时，没有丢包;当更改为伪随机包时(码型速率快)，丢包严重。最终在磁珠后加电容，问题解决。

一、原因分析

从电源的输出到所供电的逻辑威廉希尔官方网站 之间的引线可能包括值得重视的阻抗，这个阻抗导致了一个与工作电流成正比的压降。其中，电源线上的电感产生的影响比电阻更严重。快速变化的电流(高速率码型)通过电源线的电感引起电源和所供电的逻辑威廉希尔官方网站 之间的电压偏移。举例说明一下布线电感问题有多糟糕。图1的威廉希尔官方网站 驱动一个大的容性负载。门威廉希尔官方网站 A电源引脚的供电电流需求由每隔100ns的时钟高电平组成。时钟的高电平与门威廉希尔官方网站 每次驱动容性负载为HI状态时相对应。驱动HI状态操作的电流路径如虚线所示。

图1 电源供电分配线的电感假设门威廉希尔官方网站 的上升时间为5ns，则驱动器的最大dI/dt

其中，△V=5V(驱动电压)

Tr10%-90%=5ns(驱动上升时间)C1=50pf(负载电容)

下一步，计算电源供电线路的电感：

其中，X=10in(线路的长度) H=0.1in(线路之间的平均间距) D=0.04in L=电感/nH 最后得到噪声电压=(1.5X107)*(164*10-9)=2.5V噪声真的这么大吗?实际上，问题可能更严重。因为我们的假设并不精确。假设上升时间等于1ns，在这个威廉希尔官方网站 中，电源供电电感非常大，以至于当门威廉希尔官方网站 A试图驱动Hi时，该威廉希尔官方网站 板电源的供电输入下降到接近零，随着电容C1经过电源线电感的充电，电压慢慢升起。当电源的供电下降的时候，门威廉希尔官方网站 A在运行，或者进入振荡状态。 解决的办法是加如图2所示的旁路电容，如果电容C2的阻抗比电源的布线阻抗低，变化的电流将会流过电容而不是布线。当转换为Hi状态的时候，门威廉希尔官方网站 A所经受的电源下降是C2阻抗的函数，而不是电源布线阻抗的函数。

图2 旁路电容在电源线中平滑电流的流动

二、总结

1.电源在低频时提供低的阻抗，局部的旁路电容在较高的频率上提供低的阻抗;

2.对于可调电源输出(包含反馈端)，反馈端会为电源提供在分配线远端测量到的电压，然后电源就能通过调整输出来适应布线引起的阻抗，而通常我们布线时，反馈电阻是放在电源近端的;

3.旁路电容要靠近管脚放置。

审核编辑：汤梓红