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第六章 高速信号的开关噪声分析 同步开关噪声的概念 同步开关噪声分析 降低开关噪声的电路设计 降低开关噪声的板级措施 降低开关噪声的其他措施 同步开关噪声的概念 SSN噪声及其影响 — 同步开关噪声(Simultaneous Switch Noise，SSN)是指当多个器件同时处于开关状态，产生瞬间变化的电流(didt)，在经过回流途径上存在的电感时，形成交流压降，从而引起的噪声，有时也称为同步开关输出噪声(Simultaneous Switching Output Noise，SSON)，或者称为ΔI噪声。 — SSN的强度取决于集成电路的I/O特性、PCB电源层和地平面层的阻抗以及高速器件在PCB上的布局和布线方式，主要表现为地/电源的“跳跃”，即地弹现象。 — 地弹现象则是SSN的共同表现形式，包括地电位反弹和电源的反弹。 同步开关噪声的概念 地弹效应 同步开关噪声的概念 同步开关噪声分析 同步开关噪声的理论分析 同步开关噪声分析 同步开关噪声电路分析 降低开关噪声的电路设计 1、去耦电容的使用 去耦电容的具体应用： 降低开关噪声的电路设计 旁路电容的放置 ： 降低开关噪声的电路设计 2、驱动电路的设计 降低开关噪声的电路设计 降低开关噪声的电路设计 降低开关噪声的电路设计 3、芯片封装 封装形式的简单介绍 等效电感衡量SSN 封装和开关噪声的关系 降低开关噪声的电路设计 讨论在信号的输入前端加入附加电路的角 度来减小SSN： 时序控制逻辑电路方面 可控电压变化率电路方面 降低开关噪声的板级措施 板级抑制SSN措施的基本方法 ： 用介质薄片代替嵌入离散电容抑制SSN 使用RC集总元件抑制SSN 用高阻面替代地板的EBG结构来抑制SSN 采用电源板上简单开槽实现PBG结构来抑制SSN 降低开关噪声的其他措施 如果可能的话，对关键信号(如选通信号和时钟)采用差分形式的驱动和接收端电路。 合理对I/O引脚进行分配，减少一组里面的I/O个数，增强信号和电源/地引脚之间的耦合。 将处理器的内核逻辑电路和外部I/O的电源供给分开，这样可以降低SSN耦合到内核的可能性，减少锁存器数据的错误翻转。 尽可能地避免非理想回路。 PCB走线使用相同的参考层，减小流经去耦电容的电流。 采用输入电容较小的IC装置。 选用低电压变动量的IC种类。 * * 高速电路信号完整性分析与设计 电子工业出版社教材配套电子教案 图6.7 当门电路输出由高电平1到 低电平0时产生的?I噪声 图6.9 通过示波器观测的地弹噪声的波形图 图6.10 同步开关噪声模型 图6.15 SSN分析电路模型 图6.21 不同去耦电容下的同步开关噪声 图6.22 去耦电容降噪声电路 图6.25 最优旁路电容的放置 图6.26 电源滤波电容的放置位置 图6.27 可降低电流变化率的改进电路 图6.28 降噪效果对比 图6.29 驱动电路设计原理框图 * * *