电源完整性

电源分配系统
电源分配系统:Power Distribution Network(简称 PDN)
真正用电节点在 Die,所以PDN系统包含 PCB 和 Package上的部分
PCB 上:VRM、大电容、小电容、电源平面、地平面
Package内:电容、电源平面、地平面

电源噪声的产生


稳压电源芯片本身的输出不恒定,会有一定的波纹。

稳压电源无法实时响应负载快速变化的电流需求
电源模块实际上是一个反馈网络,通过感知其输出电压的变化,调整输出电流。电源响应速度跟不上电流需求变化速度,出现电压跌落

铜平面并非理想导体,直流电阻,分布电感,分布电容
电源路径和地路径都不是透明的,存在一定的阻抗。
负载瞬态电流在该阻抗上产生压降,从芯片来看是噪声

从储能的角度来理解电容去耦

电容放电满足负载瞬态电流需求,相当于存储了一部分电荷,形成一个局部电源,来抵抗电流变化。


从阻抗的角度来理解去耦原理

稳压电源和去耦电容一块,可以看做一个复合的电源系统
不论AB两点间负载瞬态电流如何变化,都要保持AB两点间电压变化范围小于规定值,该要求等效于电源系统的阻抗Z足够低
加入去耦电容可以稳定AB两点间电压,说明去耦电容降低了PDN系统阻抗。
瞬态电流的交流特性,电容对于交流信号呈现低阻抗特性,因此加入电容,实际上也确实降低了电源系统的交流阻抗。

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