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在pcb打样过程中电源完整性仿真的必要性

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2018-11-29 20:48    浏览量:
电源完整性的概念电源完整性(Pi,电源完整性)是为板级系统提供稳定可靠的配电系统(PDS)。
从本质上讲,为了使系统工作,电源,接地噪声得到有效控制,在宽带范围内为芯片提供足够的能量,并充分抑制由电压波动,辐射和串扰引起的芯片工作。随着VLSI技术的发展,芯片的工作电压越来越低,工作速度越来越快,功耗越来越大,单板的密度越来越高,因此供电系统的稳定性在整个工作频段内更高。电源完整性设计的水平直接影响系统的性能,例如整机的可靠性,信噪比和误码率,以及EMI / EMC和其他重要指标。板级电源通道阻抗过高和同步开关噪声SSN过组装带来严重的电源完整性问题,这将对器件和系统的稳定性产生致命影响。
 
在pcb打样过程中电源完整性仿真的很有必要。PI设计是通过合理的平面电容,分立电容,平面分段应用,确保板级电源通道阻抗满足要求,确保板级电源质量符合器件和产品要求,确保信号质量和设备,产品稳定性。电源完整性pi与信号完整性之间的相互作用Si:从整个仿真领域开始,大家首先关注信号完整性,但实际上,电源完整性和信号完整性彼此相互关联以相互制约。电源,接地平面在供电的同时还为信号线提供参考回路,直接确定回流路径,从而影响信号的完整性;同样的方式,不同的信号完整性处理方法也会给电源系统带来不同的影响,从而影响电源设计的完整性。因此,集成电源的完整性和信号的完整性是非常有益的。
掌握了信号完整性设计方法后,设计工程师必须丰富电源完整性设计的常识。
电源完整性研究的内容:电源完整性仿真有很多内容,但主要方面如下:
1:板级功率通道阻抗仿真分析,在充分利用平面电容的基础上,通过仿真分析确定旁路电容的数量,类型,位置等,确保板级功率通道阻抗满足设备要求的稳定性。
2:板级直流压降模拟分析,确保板级电源通道满足设备的压降限制要求。
3:板级共振分析,避免板级共振对电能质量和EMI的致命影响。
配电系统
配电系统配电系统(PDS):上图是经典配电系统的特性图,相信大家比较熟悉。从该图中,大家可以将整个功率带分成几个部分。在低频段,电源噪声主要取决于电源转换芯片VRM的滤波。在几MHz到几百MHz的频带内,电源噪声主要通过板级分立电容器和PCB电源调平进行滤波。在高频部分,电源噪声主要通过PCB的电源电平和芯片内部的高频电容进行滤波。
当大家进行仿真时,低频和高频部分的仿真精度不准确,真正有意义的频带主要在几MHz到几百MHz的频带内。
Target Impedance Ztarget
目标阻抗是电源完整性仿真中有用但不精确的标准。
目标阻力
其中:Ztarget目标阻抗
电源电压是工作电压
允许的纹波允许工作电压纹波系数电流是工作电流,目前由最大电流的1/2代替

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