从图4的测量结果，我们可以考到三种结构的GBN行为有很大的差异。首先考虑只有单一Pkg时的S参数，在1.3Ghz之前的行为像一个电容，在1.5Ghz后才有共振模态产生；考虑单一PCB，在0.5Ghz后就有共振模态产生，像0.73Ghz（TM01）、0.92Ghz(TM10)、1.17Ghz（TM11），其GBN行为比单一Pkg更糟。最后，考虑Pkg结合PCB，可以看到在1.5Ghz之前，比单一Pkg多了三个共振点，这些噪声共振来自于PCB，通过锡球、Via等耦合到Pkg的电源上，这会使Pkg里的IC受噪声影响更严重，这跟只考虑单一Pkg或PCB时有很大不同。
三、去耦电容对电源噪声的影响
对于电源平面噪声传统的抑制方法是使用那个耦合电容，对于去耦电容的使用已有很多研究，但电容大小、位置、以及个数基本还是基于经验法则。
去耦电容的理想位置
为了研究去耦电容位置PDS的影响，我们用上述Pkg+PCB结构，分别在Pkg和PCB上加去耦电容或两者都加上去耦电容，通过量测|S21|来研究去耦电容的理想摆放位置。
图5 去耦电容安装在Pkg和PCB上
如图5所示，我们摆放电容的位置分三种情况，一是在Pkg上加52颗，二是在PCB上加63颗，三是在Pkg和PCB上同时各放置52和63颗，电容值大小为100nF, ESR、ESL分别为0.04ohm、0.63nH。量测结果如图6。
图6 加去耦电容于不同位置的|S21|比较图
首先，把低频到5Ghz分成三个阶段，首先，开始低频到500Mhz左右，不管在Pkg或PCB上加去耦电容，相比没有加电容，都可以大大降低结构阻抗，减少GBN干扰。第二，对于0.5Ghz～2Ghz，在Pkg上和同时在Pkg与PCB上加去耦电容，对噪声抑制效果差不多。可是如果只在PCB上加电容，可以看到在800Mhz附近多了一个共振点，这比没有加电容时更糟。所以我们只在PCB上加电容时要特别注意，可能加上电容后电源噪声更严重。第三，从2Ghz～5Ghz，三种加电容方式与没加电容相比，效果并不明显，因为此阶段超过了电容本身的共振频率，由于电容ESL的影响，随着频率升高，耦合电容逐渐失去作用，对较高频的噪声失去抑制效果。
去耦电容ESR的影响
在Pkg结合PCB结构上，放置12颗去耦电容，同时改变去耦电容的ESR，模拟结果如图7所示。可以发现，当ESR值越来越大，会将极点铲平，同时零点也被填平，使S21成为较为平坦的曲线。
图7 去耦电容的ESR对|S21|的影响
去耦电容ESL的影响
在Pkg结合PCB结构上，放置12颗去耦电容，同时改变去耦电容的ESL，模拟结果如图8所示。从图中我们发现，ESL越大，共振点振幅越大，且有往低频移动的趋势，对噪声的抑制能力越低。
图8 去耦电容的ESL对|S21|的影响
首页
