PDN设计之电源完整性 (史密斯).pdf - 第52页
第 3 章 | Chap ter 3 低 阻 抗测 量 3. 1 关 注 低 阻 抗测 量的 原 因 设计 一个 强大 的配电网络 实 际 上 就是 设计 一个 能通过较 宽 频率的目 标 阻 抗曲 线 ， 其 范 围 从 直 流 到 最 高频率 信号 的 带宽 。 在 不同 的 应 用程 序 中 ， 目 标 阻 抗 的 值 在 一些 应 用 中 或 许 高 于 1Q, 也可 能 低于 1m 。 。 仿 真 是每 个 PDN 单元和 整…
第
2
章
PDN
阻抗设计基本原理
35
2.
12
总结
1
.
PDN
的电压噪声与片上电流频谱和
PDN
的阻抗曲线组合有关
。
2
.
无论是频域还是时域
，
阻抗总是为
V/L
包含
C
或
L
元件的电路阻抗
，
在频域有较
简单的形式
，
频域内的电压和电流
都是正弦波
。
3
.
不要混淆实际电路元件和理想电路元件
，
实际元件的作用是被测量而理想元件的作
用是用于仿真
。
4
.
很多复杂
、
实际结构的阻抗可用理想
RLC
电路元件的简单组合来描述
。
5
.
两个最重要且需理解的电路结构是串联
RLC
电路和并联
RLC
电路
，
对实际的
PDN
而言
，
它们是强大的
模型
。
6
.
每一个
RLC
电路有
4
个重要指标
：
串联或并联谐振频率
、
特性阻抗
、
q
因子
、
最小
或最大阻抗
。
评估每一个
RLC
电路时
，
它们总是首要考虑的量
。
7
.
PDN
阻抗曲线最重要的特性是由并联谐振引起的峰值
。
它们与
RLC
电路的特性阻
抗
Zo
和
°
因子有关
。
8
.
当对瞬时电流仿真时
，
电路的振铃频率由
PDN
的峰值阻抗频率决定
。
9,
阻抗矩阵是多端口电路阻抗概念的强大
扩展
。
这时
，
每一对端子被称为端口
。
10.
在阻抗矩阵中
，
对角线元素(称为自阻抗)与每个端口看人的阻抗有关
。
非对角线
元素(称为转移阻抗)与端口之间的耦合有关
。
小的转移阻抗意味着有非常小的耦合
。
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L
第
3
章
|
Chapter
3
低阻抗测量
3.
1
关注低阻抗测量的原因
设计一个强大的配电网络实际上就是设计一个能通过较宽频率的目标阻抗曲线
，
其范
围从直流到最高频率信号的带宽
。
在不同的应用程序中
，
目标阻抗的值在一些应用中或许
高于
1Q,
也可能低于
1m
。
。
仿真是每个
PDN
单元和整个生态系统设计分析过程中的关键部分
。
系统组件的测量
与模拟的相关性同样重要
。
测量不仅可以验证制造的组件是否符合性能规格要求
，
还可以验证仿真工具的准确性
以及将物理设计转换为仿真环境的过程
。
测量是最终的测试
，
使整个
PDN
生态学可最大
限度地达到目标阻抗
。
如果不是
，
那么测量可以成为加快调试过程的重要工具
。
我们面临
的挑战是如何测量低至
1m
。
结构的阻抗和频率高达
1GHz
的低阻抗
。
3.2
基于
V//
阻抗定义的测量
双端口器件阻抗的基本定义是其两端电压与通过它的电流之比
。
这是电路仿真中阻抗
分析仪的基础
，
用于测量低频组件的阻抗
。
提示阻抗的一个基本定义基于流过被测设备
（
DUT
）
的电压和电流的比值
。
这只是阻
抗的一个定义
，
下一节介绍另一个
。
原则上
，
我们在被测设备
（
DUT
）
的一个频率上施加正弦波电压
，
并测量流过它的电流
的幅度和相位
，
如图
3-1
所示
。
阻抗计算
：
Z</
）
=
7^7
（
3-1
）
式中
，
Z
（
/
）
是
DUT
的阻抗
；
V
（
/
）
是其上测量的电压
，
为复电压
；
是通过
DUT
上的
电流
，
为复电流
。
这是许多低端阻抗分析仪的测量基础
。
正弦波电压源驱动通过
DUT
的信号
，
并测量
通过它的电流
。
DUT
上的电压与流过它的电流之比与相位一起是
DUT
的阻抗
。
第
3
章低阻抗测量
37
表
压
电
图
3-1
通过测量
DUT
上的电压和电流来计算阻抗
这种方法具有基于最高实际频率的频率上限
，
以直接测量流过
DUT
的电流
。
当频率
高于
100
MHz
时
，
根据阻抗的另一个定义测量阻抗通常有更高的性价比
。
3.3
基于信号反射的阻抗测量
阻抗的另一个完全不同的定义利用了在界面反射的传播波的重要性质
。
该定义基于信
号完整性的最基本原则之一
，
即信号是动态的
，
它既是传播的电压波也是电流环路
。
并且
它们沿着特定方向向下传播
。
在构成传输线
（
包括信号和返回路径
）
的两个导体上施加电压后
，
电压差在导体周围的
材料中以电磁传播的速度沿着传输线向下传播
。
除了电压波头以外
，
还存在与其相关联的
具有两个方向的传播电流波头
。
提示
在信号完整性中最重要的原则为信号是动态的
，
并不断地沿传输线传播
。
该信
号是信号和返回导体之间的电压差
。
电流以传播方向和循环方向作为电流环波
头向前传播
。
电流波头与电压向相同方向传播并具有循环方向
。
从左向右传播的正电压信号是在信号
和返回路径之间流动的电流环路
，
其从左向右传播并沿顺时针方向循环
。
负电压信号是从左
向右传播的电流波
，
从返回信号导体到回路间沿着逆时针方向循环
。
图
3-2
说明了这一点
。
图
3-2
传播信号显示在传输线两个位置中的电压和电流波形
随着这个波的传播
，
它对每一步的瞬时阻抗做出反应
。
如果瞬时阻抗恒定
，
则电压和