電源完整性的非常好的解釋


      

         電源和地層大塊平面間構成了諧振腔。快速數字信號經過時。宛如快艇在湖面掀起一陣波浪,電源地之間電壓起了波動。既然是諧振(機械上叫共振),就要固有頻率。這個固有頻率是與電源和地平面的形狀、中間的介質參數(介電常數、損耗、厚度)有關系的。

一旦這些參數定下來,固有頻率就定下來了,宛如銅鑼一旦造好,它能發出的聲音就固定了。固有頻率有非常多,宛如銅鑼發出的聲音有非常多諧波一樣。

對於pcb這個銅鑼,打擊它的錘子就是快速信號。快速信號含有豐富的頻譜成分,當中有一些跟PCB電源地的固有頻率一樣,那么就波動了。

假設。固有頻率中最低的一個高達10GHz。而信號的頻譜成分到5GHz后面就沒有了。那么。這個信號是無法引起電源地之間的電壓波動的。阻抗分析得到的是阻抗與頻率的關系,那些山峰就是相應了固有頻率,這些頻率的激勵會引起諧振。我們取當中一個山峰頻率。加上一個該頻率的正弦波。作一個AC分析。就能夠觀察到電源地平面上的諧振模式(電壓分布)。

PI設計,就是先作阻抗分析。看看最低的固有頻率在什么地方,假設太低,須要我們改變結構(電源低形狀、介質厚度等),使得最低頻率比較高。然后,我們對照較低的幾個頻率作AC仿真。看看各自相應的電壓波動模式,是否有關鍵器件落在波動最大的地方。

然后,我們能夠加去耦電容。再作AC分析。




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