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Research on Board-Level Simultaneous Switching Noise-Suppression Method Based on Seagull Optimization Algorithm
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DOI：10.3390/app152212100.png)
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摘要
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近年来，随着电子产品向高频高速方向发展，印刷电路板（PCB）布线技术不断演进以满足复杂信号传输的要求。同时，电路频率和器件密度的增加导致同时开关噪声（SSN）急剧恶化，其影响已从轻微干扰升级为核心瓶颈。SSN不仅损害信号完整性并增加误码率，还会干扰电路运行、导致器件失效，甚至引发系统崩溃，成为影响高频产品性能与可靠性的致命障碍。随着电路工作频率和器件密度的提升，SSN问题日益严峻，成为高速电路设计中的关键挑战。为解决高速数字电路中在PCB板级抑制SSN的挑战，本文提出了一种集成仿真分析与海鸥优化算法（SOA）的协同优化方案。本研究建立了SSN的多物理场耦合模型，揭示其本质源于电源分配网络（PDN）的寄生电感与高速瞬态电流之间的电磁相互作用。基于对频域阻抗分析、时域响应预测及去耦电容抑制机制的研究，克服了传统电容布局在抑制GHz级高频噪声方面的局限性。该方法通过仿真分析的频域参数提取和电源地噪声仿真，量化PDN阻抗特性及协处理器开关电流频谱；通过谐振分析定位关键频率点并建立SSN-平面谐振关联模型以指导去耦设计；最终通过噪声耦合分析优化信号-电源平面间距，显著降低互感耦合。在此基础上，创新性地引入SOA构建多目标优化模型，以电容频率、电容值和封装尺寸为变量，采用螺旋搜索算法平衡噪声抑制性能与成本约束。仿真结果表明，该方案可将SSN幅度降低37.5%，有效抑制由SSN引起的信号完整性退化，为SSN抑制提供了可行的解决方案。
Keyword:
decoupling capacitor
power distribution network (PDN)
power integrity (PI)
Seagull Optimization Algorithm (SOA)
Simultaneous Switching Noise (SSN)
期刊
A
IF:
2.5
论文数:
7.6K
被引数:
4
机构
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