小信號電源
關注創建者：黑龍大帝 創建時間：2020-05-11
小信號電源的視頻教程
3DIC HBM的信號與電源完整性分析在AI芯片的應用
適用人群：芯片/封裝設計工程師以及CAD (EDA軟件管理人員) 3DIC HBM的信號與電源完整性分析在AI芯片的應用【已結束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 直播時間：2020-05-07 16:00 HBM是云端AI訓練和推理芯片的一個典型配置。HBM相對于傳統DDRx設計來說有更高的帶寬和功耗效率，時延很低，占用面積小的特點。
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小信號電源的實例教程
Texas Instruments 提供了一種不同的 CAN 通信電源和信號隔離方法，該方法基于雙芯片解決方案，其中使用雙通道隔離數據和電源器件 ISOW7841，以及 CAN 收發器 TCAN1042H（圖 4）。
在 ISOW7841 芯片內部集成變壓器，不僅在 x 和 y 維度上，而且在 z（高度）維度上也節省了空間。要評估 ISOW7841，可使用 ISOW7841EVM 評估模塊。當使用兩個芯片時，可以將 ISOW7841 器件放在電路板的一側，而將 CAN 器件放在另一側，從而減少電路板的整體空間。
這種雙芯片解決方案使得在設計上不需要任何額外元器件來產生隔離電源，相比使用分立變壓器產生所需隔離電源的解決方案，該隔離解決方案的尺寸不到其四分之一。一個相關的參考設計采用 3 V 至 5.5 V 的單電源輸入，數字信號參考電路板一側的輸入電源電平。然后，ISOW7841 利用集成的 DC-DC 轉換器產生隔離電源，用于為電路板另一側的 CAN 收發器供電。電路板電源側的信號被隔離并連接到 CAN 收發器，后者將單端數字信號轉換為差分 CAN 格式。
總結
為了保護 CAN 總線免受子系統之間的接地電勢差、共模能量和輻射能量等一般噪聲源，以及配電總線上的高壓噪聲和尖峰導致的潛在故障影響，電源和信號隔離必不可少。
如上所述，CAN 總線系統的隔離選擇包括電源和信號單獨隔離的分立解決方案，以及完全集成的電源和信號隔離解決方案，后者還可包括相關保護功能，從而使其可以在汽車和工業應用中使用，而無需額外的保護器件，例如抑制二極管。
展開 01
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現象
之前有朋友在微信群里問道:“有個疑問，klippel小信號測出來的kms值與大信號測出來的kms 0點附近對不上。小信號測的kms 2.57N/mm，大信號零點附近只有1.2N/mm”。
然后大家在群里進行了一些討論。這個現象我很早就觀察到，也進行了一些的研究和思考。綜合群里的討論和自己的思考，順理并分析一下，供大家參考。
02
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分析
大信號Kms(x=0)與小信號Kms參數不完全匹配。測試過程中Kms(x=0)也會發生變化。這是正常現象。
Kms，Fs，Rms隨時間的變化
下圖是一款產品Klippel LSI測試過程中Kms，Fs，Rms隨時間的變化。
大體都是會有所下降，然后大體穩定收斂于一個值。Rms也隨時間變化的形狀更奇特。
當Fs/Kms變化太大時，要小心支撐系統的耐疲勞。
對比大小信號測試差異
下圖是Klippel LSI模塊提供的對比，小信號-大信號冷-大信號熱，三種狀態下的TS參數差別。
Kms(x)不同時間的曲線對比
下圖是LSI測試過程中，不同時間點Kms(x)的曲線對比。
可以看到Kms(x=0)是一直在下降過程中，最終基本穩定。Kms(x)最終也基本穩定。
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展望
現在Klippel是以最終穩定狀態作為結果。當然這種方式也值得探討。暫時沒有更合適的辦法。
目前對揚聲器振動系統時域特性研究不多。模型不好構建，因為材料特性非常復雜。模型還不完善，說明可玩的空間還很多。全都研究透了，這個課題也就沒意思了。
展開 為了防止變壓器繞組上的電壓過高，同時也為了使電源從空載到滿載的負載效應較小，開關穩壓電源的輸出端不允許開路。在圖6-6中，R2、 R3給運放同相輸入端提供固定的電壓U+。R8為取樣負載電流的分流器，當外電路未接負載RL時，R8上無電流，運放的反相輸入端電壓U＝0 V，因而U+>U－，運放的輸出電壓較高，使三極管VT飽和導通，將電源內部的假負載R7自動接入。當電源接入負載RL時，R8上的壓降使U－>U＋，運放的輸出電壓為零，VT截止，將R7斷開。
圖6-6 空載保護電路
5) 輸入濾波電路的設計
輸入濾波電路具有雙向隔離作用，可抑制從交流電網輸入的干擾信號，同時也防止開關電源工作時產生的諧波和電磁干擾信號影響交流電網。圖6-7所示濾波電路是一種復合式EMI濾波器，L1、L2和C1構成第一級濾波，共模電感L3和電容C2、C3構成第二級濾波。C1用于濾除差模干擾，選用高頻特性較好的薄膜電容。電阻R給電容提供放電回路，避免因電容上的電荷積累而影響濾波器的工作特性。C2、C3跨接在輸出端，能有效地抑制共模干擾。為了減小漏電流，C2、C3宜選用陶瓷電容器。
展開 HBM相對于傳統DDRx設計來說有更高的帶寬和功耗效率，時延很低，占用面積小的特點。如果采用相似的帶寬和存儲大小的情況下，GDDR6的PCB占用面積是HBM2的6倍，功耗消耗多3倍，芯片設計面積接近2倍，HBM的優勢比較明顯。但是HBM設計實施卻很困難，除了滿足嚴苛的interposer設計規則及信號完整性規則外，還必須考慮高位寬（1024 bits/2048 bits甚至4096 Bits）同步開關噪聲問題。本次研討會將聚焦HBM設計面臨的挑戰，并以一個全新的視角刨析針對3DIC HBM信號和電源完整性問題和相應的解決方案。
講師簡介：
張書強，Ansys中國半導體事業部技術支持經理，自2010年加入Ansys以來，一直從事芯片-封裝-系統協同設計和協同仿真領域的技術支持工作。主要研究領域：芯片-封裝-系統電源/信號/熱完整性協同仿真分析，芯片功耗噪聲簽核分析。
時間：
2020/05/07 16:00~17:00
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展開 orcad在繪制原理圖時怎么放置電源、地信號與分頁連接符號呢？
答：orcad的電源、地、分頁連接符都是全局屬性的，所以跟普通的元器件放置方法也不同，庫的位置也不同，繪制方法在前面的問題已經有詳細描述過，放置的步驟如下：
第一步，點擊菜單Place→Power/GND，或者是按快捷鍵F/G,放置電源連接/地連接,在彈出的電源/地的屬性對話框中，在下面的Librarys中添加庫的路徑，一般電源與地可以直接調用系統的庫CAPSYM.OLB,不用再重新加載新的庫，在上面的Symbol列表中選擇對應的符號即可，右側的Name中輸入電源與地的網絡名稱，如圖3-15所示；
圖3-15 放置電源、地符號示意圖
第二步，分頁連接符是鏈接不同頁面的網絡的紐帶，點擊菜單Place→off-page collector，來放置分頁連接符，在右側菜單欄點擊分頁符的圖片，也可以放置，如圖158-2所示，在彈出的分頁連接符的屬性對話框中，在下面的Librarys中添加庫的路徑，一般分頁連接符可以直接調用系統的庫CAPSYM.OLB,不用再重新加載新的庫，在上面的Symbol列表中選擇對應的符號即可，右側的Name中輸入分頁連接的網絡名稱，如圖3-16所示。
圖3-16放置電分頁連接符示意圖
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基于matlab的經驗小波變換(EWT)的自適應信號處理方法.其核心思想是通過對信號的Fourier譜進行自適應劃分,建立合適的小波濾波器組來提取信號不同的成分，EWT1D和EWT2D方法。程序已調通，可直接運行。
圖 6：開關模式電源的功能框圖，顯示了引入一個小擾動信號來測量電源控制環路的相位裕度。
相位裕度是一個關鍵的品質因數，用于指示閉環控制系統的穩定性。它是開發和調試期間在電源中進行的最常見的設計驗證測量之一。測量相位裕度是源響應測量的一個例子，它需要一個數字化儀和一個信號源。
GND 地：
模擬小信號地和電源地必須隔離。鋪設電源地，而不從頂層分離是非常理想（圖8）。通過通孔連接底層上的隔離電源地導致損耗并加劇由于的噪聲通孔的電感和電阻的影響。
在PCB內層和底層提供接地層是減少和屏蔽直流損耗，并且更好地散熱，但它只是一個補充接地
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布線優先次序
關鍵信號線優先：電源、模擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優先布線。
密度優先原則：從單板上連接關系最復雜的器件著手布線。從單板上連線最密集的區域開始布線。
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布線優先次序
關鍵信號線優先：電源、模擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優先布線。
密度優先原則：從單板上連接關系最復雜的器件著手布線。從單板上連線最密集的區域開始布線。
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如何在模擬電路用好數字示波器，比如測音頻放大器的小信號，電源的雜波等？
答：要注意的問題有：
① 示波器的接地問題，示波器的機殼和探頭的參考地線都是連接地線的，因此良好的接地是測量干擾的首要條件。
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法?？刂齐娐沸问綖樗な?，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性
orcad在繪制原理圖時怎么放置電源、地信號與分頁連接符號呢？
答：orcad的電源、地、分頁連接符都是全局屬性的，所以跟普通的元器件放置方法也不同，庫的位置也不同，繪制方法在前面的問題已經有詳細描述過
（10）小信號放大器的電源布線需要地銅皮及接地過孔隔離，避免其它EMI干擾竄入，進而惡化本級信號質量。
（11）不同電源層在空間上要避免重疊。
本文以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性
