[实用新型]电子带隙电源平面装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及电磁兼容，具体地说是一种新型电 磁带隙EBG电源平面结构，可用于高速印制电路板PCB的设计。

背景技术

随着电子业短、小、轻、薄、快的发展趋势，PCB板的处理速度越来 越快，电路元件的密度也越来越高，因此在PCB板的电源平面间产生许多 高频的干扰现象，如同步开关噪声以及串音等，使得PCB板上信号完整性 的设计越来越困难。对于高速PCB的电源供应系统，由于信号线与电源平 面相接，其间存在着寄生的电感、电阻、电容效应，因此当IC快速切换时， 导致暂态电压产生于电源平面间，即为同步开关噪声，其常见现象是使得系 统的逻辑产生误动作。同步开关噪声将造成电源平面共振，在共振频率点附 近，PCB将产生严重的电磁辐射问题，影响信号的完整性。

目前，抑制同步开关噪声的常见手段有两种：一是在敏感器件四周加去 耦电容；二是切割电源平面。这些抑制同步开关噪声的传统方式存在的不足 是：设计成本高；抑噪效果随着工作频率的增加在不断下降，特别是不适合 在高频时的使用。

实用新型的内容

本实用新型的目的在于克服传统抑制同步开关噪声方式的不足，提供一 种电子带隙电源平面装置，以实现既能缩小工程设计的所需成本，又能满足 高速PCB抑制同步开关噪声的要求。

本实用新型的技术方案是对电子带隙EBG电源平面的结构进行新的设 计。该EBG电源平面是在一块双面敷铜介质板的一面绘制线路结构，而另 一面保持敷铜面不变。整个EBG电源平面装置包括：PCB板层，中间介质 层，底板层，其中PCB板层由M个矩形单元组成，M为4～100的整数；每个 矩形单元中设有水平、垂直对称分布的基本小单元。

所述的基本小单元分别位于矩形单元的四个边长的中部，与矩形单元的 外围线连接。

所述的每个基本小单元由交指形结构的两根弯曲金属线组成，该两根弯 曲金属线之间通过隔离细狭缝隔开。

本实用新型由于采用特定的PCB板层线路结构，展宽了电源平面对同 步开关噪声的抑制频带范围，使该电源平面可在数百MHz到GHz频段上满 足高速PCB的工作需要；同时由于在PCB板层的小单元间采用弯曲细线结 构，使得新型EBG电源平面在低频范围内同样具有良好的性能；此外由于 采用一块双面敷铜介质板设计电源平面结构，结构简单，易于加工，价格低 廉。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是本实用新型的PCB层结构图；

图3是本实用新型的矩形单元结构图；

图4是本实用新型的隔离度S56测试结果图；

图5是本实用新型的隔离度S76测试结果图；

图6是本实用新型的3米辐射特性仿真结果图。

具体实施方式

以下参照附图对本实用新型的结构和效果作进一步详细描述。

参照图1，本实用新型的EBG电源平面装置1由一块边长a为0.75λ～1.2λ 双面敷铜介质板加工而成。该敷铜板的上面为PCB板层2，中间为介质层3， 下面为底板层4。介质层3的厚度为0.5～1毫米，介质的介电常数为2.3～4.5； 底板层4为全金属层；PCB板层2上设有特定的线路结构，这些线路结构通 过光刻加工而成，如图2所示。

参照图2和图3，PCB板层2由九个边长b为0.25λ～0.4λ的相同结构矩 形单元组成，每个矩形单元中设有四个结构相同的基本小单元8，这些基本 小单元按照水平、垂直对称分布在矩形单元四个边长b的中部，分别与矩形 单元的外围线连接，以提供主要的电感效应。每个基本小单元8包括第一弯 曲金属线9和第二弯曲金属线10，该两根弯曲金属细线9和10为交指形结 构，之间设有隔离细狭缝11。该细狭缝之间的电容与电源平面之板间电容为 电源提供主要的电容效应，并利用连接的电容、电感效应来达到宽频的截至 带。该隔离细狭缝11的宽度W为0.0005λ～0.002λ；该两根弯曲金属细线8 和9的内芯长度d为0.05λ～0.1λ，外芯长度d+k为0.052λ～0.108λ；每个矩 形单元的外围金属线的宽度g均为0.001λ～0.005λ。