उच्च गति पीसीबी में विश्वसनीय बिजली वितरण नेटवर्क के लिए आवश्यक सुझाव

उच्च गति वाले पीसीबी में—जैसे 5जी राउटर, डेटा सेंटर सर्वर और उन्नत ऑटोमोटिव ADAS सिस्टम—पावर डिस्ट्रीब्यूशन नेटवर्क (PDN) विश्वसनीय संचालन की रीढ़ है। एक खराब डिज़ाइन किया गया PDN वोल्टेज ड्रॉप, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस (EMI) और सिग्नल इंटीग्रिटी संबंधी समस्याएं पैदा करता है, जिससे सिस्टम क्रैश, कम जीवनकाल या EMC परीक्षण विफल हो जाते हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि 60% उच्च गति वाले पीसीबी विफलताएं PDN दोषों, जैसे अपर्याप्त डिकप्लिंग या टूटे हुए ग्राउंड प्लेन के कारण होती हैं। अच्छी खबर? इन समस्याओं से जानबूझकर डिज़ाइन से बचा जा सकता है: रणनीतिक डिकप्लिंग, अनुकूलित प्लेन लेआउट, ट्रेस/वाया ट्यूनिंग और प्रारंभिक सिमुलेशन। यह मार्गदर्शिका एक मजबूत PDN बनाने के महत्वपूर्ण चरणों को तोड़ती है जो साफ, स्थिर बिजली प्रदान करता है—यहां तक कि 10 Gbps से अधिक गति पर भी।

मुख्य बातें
 1. डिकप्लिंग अपरिहार्य है: उच्च/निम्न-आवृत्ति शोर को ब्लॉक करने के लिए IC पावर पिन से 5 मिमी के भीतर मिश्रित मानों (0.01 µF–100 µF) के कैपेसिटर रखें; इंडक्शन को कम करने के लिए समानांतर वाया का उपयोग करें।
 2. प्लेन PDN बनाते या बिगाड़ते हैं: ठोस, बारीकी से दूरी वाले पावर/ग्राउंड प्लेन 40–60% तक प्रतिबाधा कम करते हैं और प्राकृतिक फिल्टर के रूप में कार्य करते हैं—जब तक बिल्कुल आवश्यक न हो, प्लेन को कभी भी विभाजित न करें।
 3. ट्रेस/वाया अनुकूलन: ट्रेस को छोटा/चौड़ा रखें, अप्रयुक्त वाया स्टब्स (वाया बैक-ड्रिलिंग) हटा दें, और बाधाओं से बचने के लिए उच्च-वर्तमान घटकों के पास कई वाया का उपयोग करें।
 4. जल्दी सिमुलेट करें: Ansys SIwave या Cadence Sigrity जैसे उपकरण प्रोटोटाइप बनाने से पहले वोल्टेज ड्रॉप, शोर और गर्मी की समस्याओं को पकड़ते हैं—पुनर्निर्माण के 30+ घंटे बचाते हैं।
 5. थर्मल प्रबंधन = PDN दीर्घायु: उच्च तापमान हर 10 डिग्री सेल्सियस पर घटक विफलता दर को दोगुना कर देता है; गर्मी को नष्ट करने के लिए थर्मल वाया और मोटी तांबे का उपयोग करें।

PDN मूल बातें: पावर इंटीग्रिटी, सिग्नल इंटीग्रिटी और लेयर स्टैक-अप
एक विश्वसनीय PDN दो मुख्य परिणाम सुनिश्चित करता है: पावर इंटीग्रिटी (न्यूनतम शोर के साथ स्थिर वोल्टेज) और सिग्नल इंटीग्रिटी (बिना विरूपण के साफ सिग्नल)। दोनों एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए लेयर स्टैक-अप पर निर्भर करते हैं जो प्रतिबाधा और हस्तक्षेप को कम करता है।

1. पावर इंटीग्रिटी: स्थिर संचालन की नींव
पावर इंटीग्रिटी (PI) का अर्थ है हर घटक को लगातार वोल्टेज देना—कोई डिप, स्पाइक या शोर नहीं। PI प्राप्त करने की प्रमुख रणनीतियों में शामिल हैं:

 a. चौड़े पावर ट्रेस या प्लेन: ठोस पावर प्लेन में संकीर्ण ट्रेस की तुलना में 10x कम प्रतिरोध होता है (उदाहरण के लिए, 1 मिमी-चौड़ा ट्रेस बनाम 50 मिमी² पावर प्लेन), वोल्टेज ड्रॉप को रोकता है।
 b. मिश्रित-मान डिकप्लिंग कैपेसिटर: पावर इनपुट के पास बल्क कैपेसिटर (10 µF–100 µF) कम-आवृत्ति शोर को संभालते हैं; IC पिन द्वारा छोटे कैपेसिटर (0.01 µF–0.1 µF) उच्च-आवृत्ति शोर को ब्लॉक करते हैं।
 c. मोटी तांबे की परतें: 2oz तांबा (बनाम 1oz) प्रतिरोध को 50% तक कम करता है, गर्मी के निर्माण और वोल्टेज हानि को कम करता है।
 d. निरंतर ग्राउंड प्लेन: विभाजन से बचें—टूटे हुए ग्राउंड प्लेन वापसी धाराओं को लंबे, उच्च-इंडक्शन पथ लेने के लिए मजबूर करते हैं, जिससे शोर होता है।

महत्वपूर्ण मीट्रिक: PDN प्रतिबाधा का लक्ष्य 1 kHz से 100 MHz तक <1 ओम। इस सीमा से ऊपर, वोल्टेज शोर (V = I×Z) महत्वपूर्ण हो जाता है, जो FPGA या RF चिप्स जैसे संवेदनशील घटकों को बाधित करता है।

2. सिग्नल इंटीग्रिटी: PDN सिग्नल को कैसे प्रभावित करता है
खराब PDN डिज़ाइन सीधे सिग्नल इंटीग्रिटी (SI) को नुकसान पहुंचाता है। उच्च ट्रेस/वाया प्रतिरोध या वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनता है:

 a. रिंगिंग/ओवरशूट: सिग्नल लक्ष्य वोल्टेज से ऊपर/नीचे उछलते हैं, जिससे डेटा त्रुटियां होती हैं।
 b. क्रॉसस्टॉक: पावर रेल से शोर सिग्नल ट्रेस में लीक हो जाता है, जिससे उच्च गति डेटा (उदाहरण के लिए, PCIe 5.0) विकृत हो जाता है।
 c. ग्राउंड बाउंस: जब करंट तेजी से बदलता है तो ग्राउंड प्लेन पर वोल्टेज स्पाइक (स्विचिंग रेगुलेटर में आम)।

इन समस्याओं को ठीक करें:

 a. सिग्नल के लिए कम-प्रतिबाधा वापसी पथ प्रदान करने के लिए पावर प्लेन का उपयोग करना।
 b. वोल्टेज स्पाइक को सुचारू करने के लिए तेज़ IC (उदाहरण के लिए, माइक्रोप्रोसेसर) से 2 मिमी के भीतर डिकप्लिंग कैपेसिटर रखना।
 c. उच्च गति वाले सिग्नल को ग्राउंड प्लेन के बीच रूट करना (उन्हें EMI से परिरक्षित करना)।

नीचे दी गई तालिका PDN दोषों और उनके SI प्रभावों का सारांश देती है:

3. लेयर स्टैक-अप: PDN प्रदर्शन के लिए अनुकूलन करें
लेयर स्टैक-अप PDN सफलता के लिए "ब्लूप्रिंट" है—यह निर्धारित करता है कि पावर, ग्राउंड और सिग्नल कैसे इंटरैक्ट करते हैं। उच्च गति वाले पीसीबी (10 Gbps+) के लिए, इन नियमों के साथ एक मल्टीलेयर स्टैक-अप का उपयोग करें:

 a. पावर और ग्राउंड प्लेन को जोड़ें: उन्हें आसन्न रखें (एक पतली डाइइलेक्ट्रिक परत, 0.1 मिमी–0.2 मिमी द्वारा अलग किया गया)। यह प्राकृतिक कैपेसिटेंस (C = εA/d) बनाता है जो उच्च-आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करता है और AC प्रतिबाधा को कम करता है।
 b. उच्च गति वाले सिग्नल को परिरक्षित करें: सिग्नल परतों को दो ग्राउंड प्लेन के बीच रूट करें (उदाहरण के लिए, ग्राउंड → सिग्नल → ग्राउंड)। यह EMI को फँसाता है और क्रॉसस्टॉक को 20–30 dB तक कम करता है।
 c. स्टिचिंग वाया का उपयोग करें: ग्राउंड प्लेन को वाया के साथ परतों में कनेक्ट करें जो 5 मिमी–10 मिमी अलग-अलग हैं (विशेष रूप से बोर्ड किनारों के आसपास)। यह एक "फैराडे पिंजरे" प्रभाव बनाता है, जिसमें EMI होता है।
 d. स्टैक-अप को संतुलित करें: विनिर्माण के दौरान ताना-बाना को रोकने के लिए सममित परत गणना सुनिश्चित करें (उदाहरण के लिए, 4-लेयर: सिग्नल → पावर → ग्राउंड → सिग्नल)।

उच्च गति वाले पीसीबी के लिए उदाहरण 4-लेयर स्टैक-अप:

1. टॉप लेयर: उच्च गति वाले सिग्नल (उदाहरण के लिए, ईथरनेट, USB4)
2. लेयर 2: पावर प्लेन (3.3V)
3. लेयर 3: ग्राउंड प्लेन (ठोस, अटूट)
4. बॉटम लेयर: कम गति वाले सिग्नल (उदाहरण के लिए, सेंसर, पावर इनपुट)

मुख्य PDN डिज़ाइन रणनीतियाँ
1. डिकप्लिंग: स्रोत पर शोर को ब्लॉक करें
डिकप्लिंग कैपेसिटर IC के लिए "स्थानीय पावर बैंक" के रूप में कार्य करते हैं—वे चार्ज जमा करते हैं और इसे तब छोड़ते हैं जब करंट की मांग बढ़ती है, जिससे वोल्टेज ड्रॉप को रोका जा सकता है। इन सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करें:

a. सही कैपेसिटर मान चुनें
सभी आवृत्ति श्रेणियों को कवर करने के लिए मानों का मिश्रण उपयोग करें:

बल्क कैपेसिटर (10 µF–100 µF): वोल्टेज रेगुलेटर से कम-आवृत्ति शोर (1 kHz–1 MHz) को संभालने के लिए पावर कनेक्टर (उदाहरण के लिए, DC जैक) के पास रखे जाते हैं।
मध्य-श्रेणी के कैपेसिटर (1 µF–0.1 µF): IC से 2mm–5mm की दूरी पर मध्य-आवृत्ति शोर (1 MHz–10 MHz) को फ़िल्टर करने के लिए रखे जाते हैं।
उच्च-आवृत्ति कैपेसिटर (0.01 µF–0.001 µF): उच्च-आवृत्ति शोर (10 MHz–100 MHz) को ब्लॉक करने के लिए सीधे IC पावर पिन (≤2mm) के बगल में रखे जाते हैं।

प्रो टिप: 1 kHz–100 MHz को कवर करने वाला एक "ब्रॉडबैंड फ़िल्टर" बनाने के लिए कैपेसिटर को समानांतर में मिलाएं (उदाहरण के लिए, 10 µF + 0.1 µF + 0.01 µF)।

b. कैपेसिटर प्लेसमेंट और रूटिंग को अनुकूलित करें
लूप क्षेत्र को कम करें: कैपेसिटर → IC पावर पिन → IC ग्राउंड पिन → कैपेसिटर का पथ जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए। छोटे, चौड़े ट्रेस (≥0.5mm) का उपयोग करें और कैपेसिटर पैड से 1mm के भीतर वाया रखें।
समानांतर वाया: पावर/ग्राउंड प्लेन से कनेक्ट करने के लिए प्रति कैपेसिटर 2–3 वाया का उपयोग करें। यह इंडक्शन को 30–50% तक कम करता है (बनाम एक वाया)।
मल्टी-पिन IC के लिए कैपेसिटर फैलाएं: मल्टीपल साइड्स (उदाहरण के लिए, BGAs) पर पावर पिन वाले चिप्स के लिए, समान पावर डिलीवरी सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक तरफ कैपेसिटर रखें।

c. सामान्य डिकप्लिंग गलतियों से बचें
बहुत कम कैपेसिटर: एक एकल 0.1 µF कैपेसिटर उच्च और निम्न-आवृत्ति शोर दोनों को संभाल नहीं सकता है।
IC से बहुत दूर कैपेसिटर: 5mm से परे, ट्रेस इंडक्शन कैपेसिटर के शोर-ब्लॉकिंग प्रभाव को नकार देता है।
गलत पैकेज आकार: उच्च-आवृत्ति कैपेसिटर के लिए 0402 या 0603 पैकेज का उपयोग करें—बड़े पैकेज (उदाहरण के लिए, 0805) में उच्च इंडक्शन होता है।

2. प्लेन डिज़ाइन: कम-प्रतिबाधा पथ बनाएं
पावर और ग्राउंड प्लेन PDN प्रतिबाधा को कम करने का सबसे प्रभावी तरीका हैं—वे न्यूनतम प्रतिरोध के साथ एक बड़ा, निरंतर तांबे का क्षेत्र प्रदान करते हैं। इन नियमों का पालन करें:

a. पावर प्लेन सर्वोत्तम प्रथाएं
ठोस प्लेन का उपयोग करें (कोई कट नहीं): स्लॉट या कट "स्लॉट एंटीना" बनाते हैं जो EMI को विकीर्ण करते हैं और करंट पथ को तोड़ते हैं। केवल पावर प्लेन को विभाजित करें यदि आपको शोर रेल को अलग करने की आवश्यकता है (उदाहरण के लिए, 3.3V एनालॉग रेल से 12V स्विचिंग रेल)।
करंट के लिए प्लेन का आकार: एक 50mm² पावर प्लेन 5A (2oz तांबा, 60 डिग्री सेल्सियस वृद्धि) ले जा सकता है—उच्च करंट के लिए स्केल करें (उदाहरण के लिए, 10A को 100mm² की आवश्यकता होती है)।
ग्राउंड के पास प्लेन रखें: आसन्न पावर/ग्राउंड प्लेन (0.1 मिमी डाइइलेक्ट्रिक) 100–500 pF कैपेसिटेंस बनाते हैं, जो अतिरिक्त घटकों के बिना शोर को फ़िल्टर करता है।

b. ग्राउंड प्लेन सर्वोत्तम प्रथाएं
एकल ठोस ग्राउंड प्लेन: अधिकांश डिज़ाइनों के लिए, एक एकल ग्राउंड प्लेन विभाजित प्लेन से बेहतर है। यदि आपको विभाजित करना ही है (एनालॉग/डिजिटल), तो दो प्लेन को एक बिंदु पर कनेक्ट करें (स्टार ग्राउंडिंग) ताकि ग्राउंड लूप से बचा जा सके।
पूरे बोर्ड को कवर करें: ग्राउंड प्लेन को बोर्ड के किनारों तक बढ़ाएं (कनेक्टर को छोड़कर) ताकि परिरक्षण को अधिकतम किया जा सके।
वाया के साथ स्टिच करें: परतों में ग्राउंड प्लेन को कनेक्ट करने के लिए वाया (0.3mm–0.5mm) का उपयोग करें जो 5mm–10mm अलग-अलग हैं। यह सुसंगत ग्राउंड क्षमता सुनिश्चित करता है।

नीचे दी गई तालिका प्लेन डिज़ाइन लाभों को उजागर करती है:

3. ट्रेस और वाया अनुकूलन: बाधाओं से बचें
यहां तक कि महान प्लेन के साथ भी, खराब ट्रेस/वाया डिज़ाइन PDN प्रदर्शन को बर्बाद कर सकता है। इन क्षेत्रों पर ध्यान दें:
a. ट्रेस डिज़ाइन
  ट्रेस को छोटा रखें: लंबे ट्रेस (≥50mm) प्रतिरोध और इंडक्शन बढ़ाते हैं—पावर ट्रेस को सीधे प्लेन से IC तक रूट करें।
  चौड़े ट्रेस का उपयोग करें: उच्च-वर्तमान पथों (उदाहरण के लिए, वोल्टेज रेगुलेटर से IC तक) के लिए, 2A+ बिना वोल्टेज ड्रॉप के ले जाने के लिए ट्रेस ≥1mm चौड़े (2oz तांबा) का उपयोग करें।
  स्टब्स से बचें: अप्रयुक्त ट्रेस स्टब्स (≥3mm) एंटीना के रूप में कार्य करते हैं, EMI का विकिरण करते हैं और सिग्नल प्रतिबिंब का कारण बनते हैं। मल्टी-घटक कनेक्शन के लिए स्टार रूटिंग के बजाय डेज़ी-चेन रूटिंग का उपयोग करें।

b. वाया डिज़ाइन
  बैक-ड्रिलिंग के साथ स्टब्स हटा दें: वाया स्टब्स (लक्ष्य परत से परे वाया का हिस्सा) उच्च आवृत्तियों पर अनुनाद का कारण बनते हैं (उदाहरण के लिए, 10 Gbps)। बैक-ड्रिलिंग स्टब को हटा देता है, जिससे यह समस्या समाप्त हो जाती है।
  उच्च करंट के लिए कई वाया का उपयोग करें: एक एकल 0.5mm वाया ~1A ले जा सकता है—2A–3A पथों के लिए 2–3 वाया का उपयोग करें (उदाहरण के लिए, डिकप्लिंग कैपेसिटर से प्लेन तक)।
  नौकरी के लिए वाया का आकार: सिग्नल वाया के लिए, 0.3mm–0.4mm छेद का उपयोग करें; पावर वाया के लिए, प्रतिरोध को कम करने के लिए 0.5mm–0.8mm छेद का उपयोग करें।

c. थर्मल वाया
उच्च गति वाले पीसीबी गर्मी उत्पन्न करते हैं (उदाहरण के लिए, एक CPU से 10W), जो ट्रेस प्रतिरोध को बढ़ाता है और PDN प्रदर्शन को कम करता है। थर्मल वाया जोड़ें:

  गर्म घटकों के नीचे: BGAs, वोल्टेज रेगुलेटर, या पावर एम्पलीफायर के नीचे 4–6 थर्मल वाया (0.3mm छेद) रखें।
  ग्राउंड प्लेन से कनेक्ट करें: थर्मल वाया घटक से ग्राउंड प्लेन में गर्मी स्थानांतरित करते हैं, जो एक हीट सिंक के रूप में कार्य करता है।

उन्नत PDN डिज़ाइन विचार
1. सिमुलेशन उपकरण: बनाने से पहले परीक्षण करें
सिमुलेशन PDN दोषों को जल्दी पकड़ने का सबसे अच्छा तरीका है—प्रोटोटाइप पर समय और पैसा खर्च करने से पहले। विभिन्न PDN कार्यों के लिए इन उपकरणों का उपयोग करें:

PDN के लिए सिमुलेशन वर्कफ़्लो
1. प्री-लेआउट: प्रतिबाधा की भविष्यवाणी करने के लिए लेयर स्टैक-अप और कैपेसिटर प्लेसमेंट को मॉडल करें।
2. पोस्ट-लेआउट: PCB लेआउट से परजीवी मान (R/L/C) निकालें और वोल्टेज ड्रॉप सिमुलेशन चलाएं।
3. थर्मल सिमुलेशन: हॉट स्पॉट (≥85 डिग्री सेल्सियस) की जांच करें जो PDN प्रदर्शन को कम कर सकते हैं।
4. EMI सिमुलेशन: सुनिश्चित करें कि PDN EMC मानकों (उदाहरण के लिए, FCC भाग 15) को पूरा करता है, विकिरण उत्सर्जन के लिए स्कैन करके।

केस स्टडी: एक डेटा सेंटर पीसीबी टीम ने अपने PDN का अनुकरण करने के लिए Ansys SIwave का उपयोग किया—उन्होंने 50 MHz पर 2-ओम प्रतिबाधा शिखर पाया, जिसे उन्होंने 0.01 µF कैपेसिटर जोड़कर ठीक किया। इससे $10k का पुनर्निर्माण बचा.

2. EMI/EMC नियंत्रण: शोर को नियंत्रण में रखें
उच्च गति वाले PDN प्रमुख EMI स्रोत हैं—स्विचिंग रेगुलेटर और तेज़ IC शोर उत्पन्न करते हैं जो EMC परीक्षणों में विफल हो सकते हैं। EMI को कम करने के लिए इन तकनीकों का उपयोग करें:

a. स्टैक-अप को अनुकूलित करें: एक 4-लेयर स्टैक-अप (सिग्नल → पावर → ग्राउंड → सिग्नल) 2-लेयर बोर्ड बनाम 10–20 dB तक विकिरण उत्सर्जन को कम करता है।
b. लूप क्षेत्रों को कम करें: पावर लूप (पावर प्लेन → IC → ग्राउंड प्लेन) <1 सेमी² होना चाहिए—छोटे लूप कम EMI का विकिरण करते हैं।
c. पावर इनपुट को फ़िल्टर करें: संचालित EMI को ब्लॉक करने के लिए पावर लाइनों (उदाहरण के लिए, 12V इनपुट) में फेराइट बीड्स या LC फ़िल्टर जोड़ें।
d. शोर घटकों को परिरक्षित करें: EMI को शामिल करने के लिए स्विचिंग रेगुलेटर या RF चिप्स के आसपास धातु के शील्ड का उपयोग करें।

नीचे दी गई तालिका EMI शमन प्रभावशीलता दिखाती है:

3. थर्मल प्रबंधन: PDN दीर्घायु की रक्षा करें
गर्मी PDN का सबसे खराब दुश्मन है—तापमान में हर 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि घटक विफलता दर को दोगुना कर देती है और तांबे के प्रतिरोध को 4% तक बढ़ा देती है। इन थर्मल रणनीतियों का उपयोग करें:

a. मोटी तांबे की परतें: 2oz तांबा (बनाम 1oz) में 50% कम प्रतिरोध होता है और यह गर्मी को तेजी से नष्ट करता है।
b. थर्मल वाया: जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, गर्मी को ग्राउंड प्लेन में स्थानांतरित करने के लिए गर्म घटकों के नीचे वाया रखें।
c. हीट सिंक: उच्च-शक्ति घटकों (उदाहरण के लिए, 5W वोल्टेज रेगुलेटर) के लिए, जंक्शन तापमान को कम करने के लिए थर्मल पेस्ट के साथ हीट सिंक जोड़ें।
d. तांबे का बहाव: गर्मी फैलाने के लिए गर्म घटकों के पास तांबे का बहाव (ग्राउंड से जुड़ा) जोड़ें।

बचने के लिए सामान्य PDN गलतियाँ
1. अपर्याप्त डिकप्लिंग
गलती: एक एकल कैपेसिटर मान (उदाहरण के लिए, केवल 0.1 µF) का उपयोग करना या IC से >5mm की दूरी पर कैपेसिटर रखना।
परिणाम: वोल्टेज रिपल, EMI, और अस्थिर पावर रेल—जिससे IC क्रैश या EMC परीक्षण विफल हो जाते हैं।
फिक्स: मिश्रित-मान कैपेसिटर (0.01 µF, 0.1 µF, 10 µF) को IC पिन से 2mm–5mm के भीतर उपयोग करें; समानांतर वाया जोड़ें।

2. खराब वापसी पथ
गलती: ग्राउंड प्लेन विभाजन पर या बोर्ड किनारों के पास सिग्नल रूट करना।
परिणाम: टूटे हुए वापसी पथ क्रॉसस्टॉक और EMI बढ़ाते हैं—सिग्नल विकृत हो जाते हैं, और डेटा त्रुटियां होती हैं।
फिक्स: एक ठोस ग्राउंड प्लेन का उपयोग करें; ग्राउंड प्लेन के बीच सिग्नल रूट करें; परत परिवर्तनों के पास ग्राउंड वाया जोड़ें।

3. सत्यापन की अनदेखी
गलती: सिमुलेशन या भौतिक परीक्षण (उदाहरण के लिए, एक ऑसिलोस्कोप के साथ वोल्टेज माप) को छोड़ना।
परिणाम: बिना पता लगाए गए वोल्टेज ड्रॉप या हॉट स्पॉट—बोर्ड क्षेत्र में या प्रमाणन के दौरान विफल हो जाते हैं।
फिक्स: प्री-लेआउट/पोस्ट-लेआउट सिमुलेशन चलाएं; एक ऑसिलोस्कोप (वोल्टेज शोर मापें) और थर्मल कैमरा (हॉट स्पॉट की जांच करें) के साथ प्रोटोटाइप का परीक्षण करें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
1. उच्च गति वाले पीसीबी में PDN का मुख्य लक्ष्य क्या है?
PDN का मुख्य लक्ष्य हर घटक को साफ, स्थिर बिजली (न्यूनतम वोल्टेज शोर, कोई ड्रॉप नहीं) प्रदान करना है—यहां तक कि जब करंट की मांग बढ़ती है (उदाहरण के लिए, IC स्विचिंग के दौरान)। यह सिग्नल इंटीग्रिटी सुनिश्चित करता है और सिस्टम विफलताओं को रोकता है।

2. मैं 10 Gbps पीसीबी के लिए डिकप्लिंग कैपेसिटर कैसे चुनूं?
का मिश्रण उपयोग करें:

 a. 0.01 µF (उच्च-आवृत्ति, ≤2mm IC पिन से) 10–100 MHz शोर को ब्लॉक करने के लिए।
 b. 0.1 µF (मध्य-आवृत्ति, IC से 2–5mm) 1–10 MHz शोर के लिए।
 c. 10 µF (बल्क, पावर इनपुट के पास) 1 kHz–1 MHz शोर के लिए।
इंडक्शन को कम करने के लिए उच्च-आवृत्ति कैपेसिटर के लिए 0402 पैकेज चुनें।

3. एक ठोस ग्राउंड प्लेन ग्राउंड ट्रेस से बेहतर क्यों है?
एक ठोस ग्राउंड प्लेन में ग्राउंड ट्रेस की तुलना में 10x कम प्रतिरोध और इंडक्शन होता है। यह सिग्नल के लिए एक निरंतर वापसी पथ प्रदान करता है, क्रॉसस्टॉक को 30 dB तक कम करता है, और एक हीट सिंक के रूप में कार्य करता है—उच्च गति वाले पीसीबी के लिए महत्वपूर्ण।

4. प्रोटोटाइप बनाने के बाद मैं अपने PDN का परीक्षण कैसे कर सकता हूँ?
वोल्टेज शोर माप: पावर रेल पर वोल्टेज रिपल की जांच करने के लिए एक ऑसिलोस्कोप का उपयोग करें (लक्ष्य <50mV पीक-टू-पीक)।
थर्मल परीक्षण: हॉट स्पॉट को स्पॉट करने के लिए एक थर्मल कैमरा का उपयोग करें (तापमान रखें <85 डिग्री सेल्सियस)।
EMI परीक्षण: FCC/CE मानकों के अनुपालन को सुनिश्चित करने के लिए एक EMI स्कैनर का उपयोग करें।

5. यदि PDN प्रतिबाधा बहुत अधिक है (>1 ओम) तो क्या होता है?
उच्च प्रतिबाधा वोल्टेज शोर का कारण बनती है (V = I×Z)—उदाहरण के लिए, 2 ओम प्रतिबाधा के साथ 1A करंट की मांग 2V शोर बनाती है। यह संवेदनशील घटकों (उदाहरण के लिए, RF चिप्स) को बाधित करता है, जिससे सिग्नल त्रुटियां या सिस्टम क्रैश होते हैं।

निष्कर्ष
एक विश्वसनीय PDN एक बाद की सोच नहीं है—यह उच्च गति वाले पीसीबी डिज़ाइन का एक मूलभूत हिस्सा है। तीन मुख्य क्षेत्रों—डिकप्लिंग, प्लेन डिज़ाइन, और ट्रेस/वाया अनुकूलन—पर ध्यान केंद्रित करके, आप एक PDN बना सकते हैं जो साफ बिजली प्रदान करता है, EMI को कम करता है, और दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है। प्रारंभिक सिमुलेशन (Ansys SIwave जैसे उपकरणों के साथ) और भौतिक परीक्षण अपरिहार्य हैं—वे दोषों को पकड़ते हैं इससे पहले कि वे महंगे पुनर्निर्माण बन जाएं।

याद रखें: सबसे अच्छे PDN प्रदर्शन और व्यावहारिकता को संतुलित करते हैं। आपको ओवर-इंजीनियरिंग करने की आवश्यकता नहीं है (उदाहरण के लिए, एक साधारण सेंसर बोर्ड के लिए 10 परतें), लेकिन आप कोनों को नहीं काट सकते हैं (उदाहरण के लिए, डिकप्लिंग कैपेसिटर को छोड़ना)। उच्च गति वाले डिज़ाइनों (10 Gbps+) के लिए, आसन्न पावर/ग्राउंड प्लेन, मिश्रित-मान डिकप्लिंग, और थर्मल प्रबंधन को प्राथमिकता दें—ये विकल्प आपके पीसीबी के प्रदर्शन को बनाएंगे या बिगाड़ेंगे।

जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स तेज़ और छोटे होते जाते हैं, PDN डिज़ाइन का महत्व बढ़ता ही जाएगा। इस मार्गदर्शिका में युक्तियों में महारत हासिल करके, आप ऐसे पीसीबी बना पाएंगे जो 5G, AI, और ऑटोमोटिव तकनीक की मांगों को संभालते हैं—जबकि उन सामान्य कमियों से बचते हैं जो कम जानबूझकर डिज़ाइनों को प्रभावित करती हैं।