上海海悅電子科技有限公司成立于2006年，公司自成立至今一直專注于安規(guī)與電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，公司的主要人員具有近20年的從業(yè)經(jīng)歷，有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)成功給多家大型認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室提供過(guò)測(cè)試設(shè)備的規(guī)劃以及相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備供應(yīng)，公司自行生產(chǎn)數(shù)百種各類安規(guī)設(shè)備、試驗(yàn)儀器，并承接非標(biāo)定制試驗(yàn)設(shè)備。

公司一直以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，秉承“以誠(chéng)信為基石，提供專業(yè)的技術(shù)服務(wù)，完善的解決方案，高品質(zhì)的試驗(yàn)設(shè)備”的理念，不斷的完善售后服務(wù)，提高產(chǎn)品品質(zhì)，努力成為同行業(yè)的 者.

公司同時(shí)代理銷售國(guó)內(nèi)外多家的安規(guī)設(shè)備廠商產(chǎn)品，包括：美國(guó)COMPWEST、意大利ATS、美國(guó)ED&D、臺(tái)灣鯨揚(yáng)、日本SOKEN、日本KIKUSUI、日本YOGOGAWA、臺(tái)灣艾普斯、日本SOKEN、日本ESPEC等等。

公司在電磁兼容領(lǐng)域提供完整的EMI與EMS設(shè)備，代理供應(yīng)包括歐洲EM-TEST、意大利AFJ、德國(guó)FRANKONIA、瑞士EMC－PARTNER、日本MORITA等眾多廠家產(chǎn)品，同時(shí)公司也是北京科環(huán)在華東區(qū)銷售網(wǎng)點(diǎn)。

在考慮配電網(wǎng)(PDN)阻抗與同時(shí)開關(guān)噪聲(SSN)和電磁兼容性(EMC)的關(guān)系時(shí)，了解去耦合的影響至關(guān)重要。如果一個(gè)PCB的功率完整性或去耦合特性較差，例如高PDN阻抗， 就會(huì)產(chǎn)生SSN和EMC問(wèn)題。本文將通過(guò)實(shí)際案例，來(lái)證實(shí)PCB的PDN阻抗、SSN和EMC之間的關(guān)系。

分析和結(jié)果

測(cè)試的原型為下面兩個(gè)版本：一個(gè)由晶體振蕩器提供外部50MHz參考的FPGA；三個(gè)主要接口：350MHz時(shí)鐘速率的DDR2 SDRAM、150MHz的ADC數(shù)據(jù)總線和100MHz 的以太網(wǎng)。所有這些元器件都由1.8V降壓轉(zhuǎn)換器供電。通過(guò)表1中列出的測(cè)試案例，可以了解去耦合(包括PCB疊層和電容器)對(duì)SSN和EMC的影響。

在測(cè)試案例1中，原型PCB包括四個(gè)信號(hào)層和一個(gè)接地層，有16個(gè)0.1μF去耦合電容器連接到PCB上FPGA的+1.8V電源引腳。在測(cè)試案例2中，原型PCB包括四個(gè)信號(hào)層和三個(gè)接地層，有25個(gè)0.1μF去耦合電容器連接到PCB 上FPGA的+1.8V電源引腳。

表1. 研究PCB去耦合對(duì)SSN和EMC影響的測(cè)試案例。

由圖1的PDN阻抗曲線可以看出( 使用Mentor Graphic Hyperlynx軟件對(duì)布局后期的功率完整性進(jìn)行分析)，相比測(cè)試案例1，測(cè)試案例2的電力網(wǎng)有的去耦合條件，因而在寬帶范圍內(nèi)有更低的阻抗。0.1μF的電容器在中低頻段（< 400MHz）會(huì)產(chǎn)生影響。另外，接地層的平面電容在頻率高于400MHz時(shí)會(huì)產(chǎn)生影響。與測(cè)試案例1相比， 測(cè)試案例2有更多的去耦合電容器和接地層，因而具有更低的PDN阻抗。

圖 1. PDN 阻抗圖

然后，對(duì)兩個(gè)測(cè)試案例中頻率跨越30MHz至1000MHz時(shí)+1.8V(使用頻譜分析儀通過(guò)交流耦合探測(cè))的功率頻譜進(jìn)行比較。參見圖2b所示的測(cè)試案例2的頻譜，所觀察到的雜散主要是由晶體振蕩器(50MHz基頻)、DDR2 SDRAM (350MHz基頻)、ADC數(shù)據(jù)總線(150MHz基頻)和以太網(wǎng)(100MHz基頻)的諧波造成的。在圖2a所示的測(cè)試案例1中， 由于去耦合性能較差，頻譜上出現(xiàn)了雜散，其功率達(dá)到zui高。

PDN阻抗和晶體振蕩器瞬態(tài)電流之間的相互作用， 加上在特定頻率上同時(shí)開關(guān)或切換的IC輸出緩沖器(即SSN)，共同產(chǎn)生了電網(wǎng)噪聲。通過(guò)改善去耦合降低功率阻抗，SSN和頻率雜散便能得到抑制。

通過(guò)在3米的電波暗室進(jìn)行輻射發(fā)射(RE)測(cè)試可以比較 兩種測(cè)試案例的原型之間的噪聲性能。測(cè)試案例2顯示出比測(cè)試案例1的RE或EMC性能，測(cè)試案例2中有更多的接地層，這不僅能改善去耦合或PDN阻抗，還為沿PCB 跡線傳輸?shù)乃行盘?hào)提供了恰當(dāng)?shù)姆祷芈窂?，從而進(jìn)一步降低了輻射發(fā)射。

圖3a: 測(cè)試案例1的RE 圖3b:測(cè)試案例2的RE

結(jié)論

實(shí)際測(cè)試證實(shí)了去耦合對(duì)SSN和EMC的確會(huì)產(chǎn)生影響。因此，PDN和PCB疊層必須采用嚴(yán)格的方式執(zhí)行， 以確保原型具有出色的質(zhì)量、穩(wěn)健性和功能。