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电容这段走线影响这么大?

2023-02-16 高速先生 阅读:
BOT面一个电容也没有,电容全部摆放在BGA的周围,这样的话,小容值的去耦电容由于距离BGA电源pin过孔很远,效果就会减弱甚至是没有,对PDN阻抗的影响会比较大。

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一日,来了一个电源仿真项目,雷工像往常一样熟练的打开了PCB文件,先是例行查板。不查不要紧,一查还真有问题,话不多说直接上图:tv4ednc

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定睛一看,这不就是一个普普通通的BGA嘛,能有啥问题,但我要告诉你截图时同时打开了TOP面和BOT面,是不是就发现了问题了,是的,BOT面一个电容也没有,电容全部摆放在BGA的周围,这样的话,小容值的去耦电容由于距离BGA电源pin过孔很远,效果就会减弱甚至是没有,对PDN阻抗的影响会比较大。雷工立马反馈了修改意见,同时也想仿真一下,与理论相结合,仿真结果如下:tv4ednc

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仿真结果与猜想一致,例如1uF这类小电容完全没起作用,故其谐振点并未体现在PDN阻抗曲线上面。Layout工程师很快就将小电容修改到BAG下方,雷工拿到PCB文件再次导入仿真软件进行验证,结果却令人大吃一惊,居然与前仿电容位于BGA管脚下方的结果有较大出入:tv4ednc

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雷工心想,难道是之前仿真出错了?随即查看PCB,看能否找到原因,发现之前仿真的电容位置与实际PCB电容摆放的位置有细微的差异,对比图如下:tv4ednc

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由于是盲埋孔设计,雷工仿真时直接把焊盘放到了过孔上,实际电容布局却引入了一小段3mil左右的走线,心想难道是这段走线引起的差异???tv4ednc

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根据电容频率公式:tv4ednc

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实际电容的谐振频率与电感L(此处L包括电容寄生电感以及回路电感)和容值有关, L越大,则谐振频率越小。结合此处情况,就是电容PIN到过孔走线变长,引起回路电感变大,但这3mil的长度在整个回路当中占比很小,几乎对谐振频率无影响才对,反观上述对比图,明显电容谐振点趋向高频,与该处理论冲突,故雷工就放弃了这个猜想。tv4ednc

电容谐振点阻抗变小,莫非是电容模型的问题?继续检查仿真的工程文件,原来是因为更新导入PCB文件时,没有保留原设置,导致1uF电容变成了理想电容,这样就相当于没有考虑电容本身寄生参数的影响,从而导致结果差异比较大,重新添加正确的电容模型,结果与之前仿真一致,雷工悬着的心终于落了地。tv4ednc

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关于理想电容与实际电容可查阅上周高速先生文章孙工有做解释:tv4ednc

性能逆天的这种电容,你见过吗?tv4ednc

同时,雷工继续用仿真软件搭建理想电容与实际电容链路,进行简单的对比验证以加深印象:tv4ednc

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结果对比图如下:tv4ednc

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仿真结果与理论相吻合。tv4ednc

责编:Ricardo
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