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介绍一种电源完整性的分析方法

2023-4-11 15:17:05

3213 供电电源 PCB板去耦电容示波器

　　在当今的高速数字设计中，可靠的仿真工具非常关键，因为它们有助于在设计过程早期发现布局前和布局后的功率和信号完整性问题，能在设计过程中正确地验证输电网络的DC电力损耗，提早检测热点位置，并防止故障发生。
　　它根据最高保真度的电磁数值分析来求解PCB和IC封装高速数字设计所涉及的所有方面。
　　所谓电源完整性是指系统供电电源在经过电源分配系统后在需要供电的器件端口处相对于该器件端口对工作电源要求的符合程度。

　　电源完整性研究的是电源分配网络（Power Distribution Network，PDN），包含电源的源头，供电模块VRM、PCB上的储能电容和去偶电容、PCB上的电源和地平面、芯片封装内的电源和地网络、Die上的电容，如图所示：
　　在进行供电的时候，电源经过的路径依次是供电电源-》VRM供电模块-》储能电容-》平面电容-》芯片封装内的电源和地网络-》Die电容，也就是芯片封装内的电源和地网络给Die电容供电，PCB上的电源和地平面给芯片内封装的电源和地网络供电，PCB上的储能电容给去耦电容供电，VRM储能模块给储能电容供电。“远水解不了近渴”就很好的阐述了电源的这个供电顺序。水的逐级传递过程与门威廉希尔官方网站所需电源的逐级传递过程是类似的，都需要逐级传递。

　　所谓电源分配系统（PDS）是指将电源（Power Source）的功率分配给系统中各个需要供电的设备和器件的子系统。

　　在所有的电气系统中均存在电源分配系统，譬如一栋大楼的照明系统，一台示波器，一块PCB板，一个封装，一个芯片，其内部均存在电源分配系统。

　　在电源系统中，噪声是影响电源完整性的一个主要性问题，明确了电源噪声的来源，就能在设计中尽可能的去避免或者在出现问题时有解决问题的思路乃至方法。

　　电源噪声的主要来源有VRM供电模块输出的噪声、走线的直流电阻和寄生电感、PCB上的Core/IO逻辑状态跳变产生的噪声、电源与地平面的谐振引入的噪声、邻近的电源网络耦合的噪声和其他部件耦合的噪声等。

　　电源完整性的设计就是分析系统PDN，并从系统供电网络综合考虑，消除或者减弱噪声对电源的影响。

原作者：鑫鑫鑫领域