谐振仿真分析

1.谐振产生的原因

       谐振是指能量被夹在两个平行板之间，因原始信号与其反射信号同相而形成共振腔效应。在中低频时，电源地平面对可当作一个理想电容看待，其ESR和ESL都很小，在频率达到某个高频时，电源地平面间变成了一个谐振腔，等效为RLC串并联电路，在谐振频率点附近平面对地阻抗变得很大，从而影响电源完整性问题。

2.谐振带来的危害

       要从三方面来分析:一方面谐振过大,在谐振点处电源波动过大,稳压电源芯片VRM无法实时响应负载对于电流需求的快速变化,会出现电源跌落,从而产生电源噪声；第二方面在诸振点处,电源表现的高阻抗,使的部分噪声和信号能量无法在电源分配系统(PDS)中找到回流路最终会从PCB板辐射出去,造成EMT问题；最后一个方面,若谐振点与板上器件工作频率相同,将引起共振。无论哪种情况发生,都将导致板卡性能下降。

3.谐振消除方法

       在谐振处安装去耦电容               优化PCB层间距设计及布局布线

4.利用SIWAVE软件做谐振分析

        在完成PCB板的布局，电源及地层布局布线后，导入到仿真软件中，进行PCB有效性检查，设置板层的参数。

        在10.78MHz处，电源Vbat网络的谐振较大。

5.添加去耦电容

        根据谐振频率点， F=1/(2Π*（LC）1/2) 从大厂的电容模型中，选择合适的退耦电容。

在相应区域的GND 和Vbat 之间添加两个1uF 的电容，如图所示：

        再运行谐振模式分析，其结果如下图所示：

        由上图可知，谐振点消失了，其余谐振点的情况，可以参照以上方法进行处理。