PDN设计之电源完整性 (史密斯).pdf - 第208页
192 PDN 设计 之 电 源完整性 ： 高速 数字 产品 的鲁 棒 和 高 效 设计 频率 （ Hz ） 图 6-34 空腔 尺寸 为 6in 且一侧 有 FR4 材料 ， 谐 振 频率高达 2GHz 的 仿 真阻 抗 。 对每 个 峰 值 识 别 模态指标 值 ， 预 测 的频率 与 这 些值匹 配 得很好 。 用 Ment or Gra phic s Hyper Lynx Pl 来 仿 真 图 6-35 当在 特 定模式 的频率…
第
6
章平面和电容器的特性
191
提示
二维空腔模型与每个尺寸独立考虑的相同
，
增加了具有对角线谐振的模式
，
它
沿着一个轴具有
m
个半波
，
沿着另一个轴具有
n
个半波
。
如果
FR4
中腔的长度为
6in,
则腔模态共振为
：
fmn
=
对夕
S
，
(加/
+
(")2
=
0.
5GHz
(?W
)
2
+
(
77
)
2
(6
-
103)
L
X
bin
腔模态共振频率为
：
m
n
/
e
（
GH
z
）
1
0
0.
5
0
1
0.
5
1
1
0.
71
2
0
1
0 2
1
2
1
1.
12
1
2
1.
12
2
2
1.
41
3
0
1.
5
0
3
1.
5
3
1
1.
58
1
3
1.
58
2
3
1.
8
4
0
2
0
4
2
3
3
2.
12
这些是空腔模型固有的谐振频率
。
观察模态共振的一种方法是从观测点观察腔体的输
人阻抗
。
图
6-34
显示了从角落测量
FR4
侧面中
6in
长空腔的模拟阻抗
。
以
(
m,
〃)
模式指
数值列出识别为特定模式的频率
。
空腔中每种模式的特定谐振频率对于空腔都是固有的
。
这些频率值不受腔的测量方
式或位置的影响
。
这些模式与频率相关
，
当它们从腔体的所有边界处反射时彼此相互加
强
。
图
6-35
显示了
3
种模式下驻波电压模型的例子
，
这些模型表示腔体的平面之间存在
最大的电压
。
对于
3
种模式中的每一种
，
我们以一种激发该特定模式的主要方式来激励
空腔
。
尽管存在这些模式
，
但是将信号注入特定模式的效率以及在阻抗测量中看到它的能力
192
PDN
设计之电源完整性
：
高速数字产品的鲁棒和高效设计
频率
（
Hz
）
图
6-34
空腔尺寸为
6in
且一侧有
FR4
材料
，
谐振频率高达
2GHz
的仿真阻抗
。
对每个峰
值识别模态指标值
，
预测的频率与这些值匹配得很好
。
用
Mentor
Graphics
HyperLynx
Pl
来仿真
图
6-35
当在特定模式的频率下进行激励时
，
空腔平面之间峰值电压的分布模式
，
这些电
压的驻波模型出现在两个平面之间
。
用
Mentor
Graphics
HyperLynx
P
】
来仿真
取决于测量点将信号激发到该模式的程度
。
提示空腔模式是空腔的固有特性
，
不需要存在任何信号
。
信号对特定模型的敏感度
取决于信号频率分量
、
模态频率的重叠和接近度
。
在图
6-34
所示的阻抗图中
，
我们从腔的一个拐角探测了腔
，
并用模态共振频率注入信
号
，
激励该模式
。
注入的信号在空腔的各个部分向各个方向发送波
。
当特定模式被激励,
并且每个低于
2GHz
的模式显示为阻抗峰值时
，
我们识别测量的每个峰值
。
从空腔中心发射到空腔中的信号不会将信号注入前两种模式
（
1,
。
和
1,
1
）
0
这些模式
的腔体中心没有电压
。
在空腔中具有奇数个半波长的任何频率都具有与中心处入射波相抵消的反射波
。
我们
无法从中心激发这些模式
，
因为它们被抑制了
。
频率为偶数个半波长的波只能从腔的中心
处被激发
，
如图
6-36
所示
。
在这个例子中
，
我们展示了具有开口边界条件的空腔轮廓
。
中心点是我们探测腔体并
第
6
章平面和电容器的特性
193
注入正弦波信号的位置
。
考虑两种情况
，
在第一种情况下
，
边缘的长度是半波长的奇数
倍
。
在最简单的情况下
，
这意味着一边的长度是半波长
。
信号从中心位置反射
，
并在整个空腔中传播
。
左边的波行进到达边缘
，
在那里它们与
被注入的入射波有四分之一周期的相位差
。
它们反射回中心并到达右边远处的边缘
。
当它
们通过注入信号的中心点时
，
与从源出来的波相比
，
它们的相位相差半个周期
。
反射波和
入射波彼此相位相差半个周期
，
并抵消
。
当从中心点到边缘相差四分之一波长时
，
反射波被入射波抵消
，
并且没有能量注入到
这些模式中
。
这些模式仍然存在
，
但是它们不会被从中心位置处进入腔体的信号所激发
。
提示信号的频率分量和进入腔的注入点决定模式是否被信号所激发
。
如果注入的模
态模式为零或零电压信号
，
则即使信号处于谐振频率
，
信号也不会激发腔模式
。
在第二种情况下
，
一边的长度是半波的偶数倍
，
这意味着在边界之间有整数波长的拟
合
。
在这种情况下
，
与人射信号相比
，
从源点到达左边缘的信号具有半周期相移
。
当它反
射并回到右边缘的源时
，
它的相位是源的一个周期
。
来自右侧源头的波与右侧边缘的反射
波同步时
，
它们叠加
、
组合和激发这种模式
。
当在腔中心被激发时
，
仅有两个具有偶数指数的模式被激发并且在阻抗分布中表现为
谐振峰值
。
这些是在
2GHz
以下的
2,
0,
2,
2
和
4,
0
模式
。
图
6-37
比较了从拐角和中心
激发的相同腔体的谐振阻抗峰值
，
只有均匀模式的指数显示为阻抗峰值
。
图
6-36
当从中心探测到奇数编号模式时,
偶数模式不会激发
频率
（
Hz
）
图
6-37
从角落和中心激发的相同腔体的阻抗曲线
。
当从中心激发时
，
我们看到只有
3
个峰值,
对应于
2,
0,
2,
2
和
4,
0
模式的频率
。
用
Mentor
Graphics
HyperLynx
PI
模拟
6.
19
高级主题
：
使用传输阻抗探测扩散电感
当从单个观察点测量空腔的固有阻抗时
，
我们总是看到腔体扩散电感的串联电感在更