[发明专利]具有多周期平面电磁带隙的电路板

说明书

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，涉及平面电磁带隙结构，可直接应用于在高速电路中的宽频带范围内抑制同步开关噪声。

背景技术

随着现代CMOS技术的发展，尤其是系统时钟频率和脉冲边沿转换速率的增加，以及电源供给电压和噪声容限的减小，如何抑制电源或地平面上的同步开关噪声，即地弹噪声，成为了高速电路设计中的一个重大挑战。在过去的十多年中，研究人员一直在通过各种不同的方法来抑制同步开关噪声，从而维持一个无噪的电源分配系统，其中，最典型的方法是使用去耦电容。然而当系统工作在高频时，由于去耦电容的固有导线电感的存在，使得这种方法不再有效。

电磁带隙结构首先被提出用于在天线应用方面对表面波进行抑制。由于电磁带隙结构具有在一定带宽范围内禁止电磁波传播的特性，近年来其被广泛应用于在电源平面上抑制同步开关噪声。在电磁带隙结构研究初期，研究者常常采用蘑菇型电磁带隙结构，然而这种带有埋孔的多层电磁带隙结构在传统的印制电路板PCB制造工艺下，增加了制造的难度和成本。随着平面电磁带隙结构的提出，这种具有简单、平面、低损耗和易加工等优点的结构受到了特别的关注。现有的平面电磁带隙结构具有很多种类，其中较为典型的是I-bridge型和L-bridge型。这些平面电磁带隙结构的电源层平面往往采用单一周期的单元结构，其带隙宽度仅取决于相邻结构单元间桥接连线的等效电感和等效电容，其中I-bridge型和L-bridge型平面电磁带隙结构的带宽仅能达到3GHz和4GHz。带宽上的瓶颈限制了现有平面电磁带隙结构应用的范围，使其应用往往局限于窄带器件和电路。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提出一种具有多周期平面电磁带隙的电路板，以展宽平面电磁带隙结构的带宽，满足当前高速电路信号完整性的要求。

为实现上述目的，本发明包括：

电源平面，用于抑制同步开关噪声；

地平面，用于为信号提供返回路径；

介质层，用于对电源平面与地平面进行隔离；

其特征在于：电源平面包括m个边长d为15mm的小周期平面电磁带隙单元和n个边长D＝2d的大周期平面电磁带隙单元；m个小周期平面电磁带隙单元位于电源平面的左侧以方阵形式排列，n个大周期平面电磁带隙单元位于电源平面的右侧以方阵形式排列；每两个小周期平面电磁带隙单元与每个大周期平面电磁带隙单元之间通过级联桥接连线连接，构成多周期电源平面结构。

所述每个小周期平面电磁带隙单元为正方形，在每边的中间处引出一条长l₁＝4d/15，宽w₁＝d/15的矩形桥接连线，且在该矩形桥接连线的两边各开有长l₂＝d/5，宽w₂＝d/15的矩形槽，以延长矩形桥接连线的长度。

所述每个大周期平面电磁带隙单元为正方形，在每边的中间处引出一条长l₃＝2d/3，宽w₃＝d/15的矩形桥接连线，且在该矩形桥接连线的两边各开有长l₄＝3d/5，宽w₄＝d/15的矩形槽，以延长矩形桥接连线的长度。

所述每条级联桥接连线采用长为L＝16d/15，宽为W＝d/15的矩形连线，该矩形连线将两个最右端的小周期平面电磁带隙单元与一个最左端的大周期平面电磁带隙单元级联在一起。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明由于采用级联桥接连线将两种不同周期的平面电磁带隙单元进行级联，使得该电路板在不增加电磁带隙结构面积的同时，展宽了平面电磁带隙单元的带宽，适用于在高速电路宽频带下抑制同步开关噪声。

(2)本发明由于采用电磁带隙结构覆盖整个电源平面，且两种电磁带隙结构单元均以方阵形式排列，使得该电路板能够全向消除电源平面上的同步开关噪声。

(3)本发明由于采用矩形桥接连线连接各个电磁带隙结构单元，保证了各个单元之间简单直通的连接方式，使得该电路板具有良好的信号完整性，降低了平面电磁带隙结构对信号传输特性的影响。

(4)本发明由于对平面电磁带隙单元的矩形桥接连线的两边各开有矩形槽，延长了矩形桥接连线的长度，进一步展宽了平面电磁带隙单元的带宽。

附图说明

图1为本发明的电路板立体结构示意图；

图2为本发明的电路板的电源平面结构示意图；

图3为本发明的平面电磁带隙单元结构图；

图4为本发明的平面电磁带隙单元等效电路图；