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44 PDN 设计 之 电 源完整性 ： 高速 数字 产品 的鲁 棒 和 高 效 设计 提 示 即使 回波损 耗 和 阻 抗 都 是复数 且 每 个 都 有 一个 幅度 和 相 位 ， 回波损 耗的相 位和 阻 抗 的相 位也 并 不 相 同 。 阻 抗 的相 位 是 由 每 个 频率 处回波损 耗的 大小 和 相 位 的 复杂 组 合 而 引 起的 。 不 要 混淆 Sn 的相 位和 阻 抗 的相 位 。 每当我 们 想查 看频率 图…
第
3
章低阻抗测量
43
图
3-9
通过一对相邻的引线测量陶瓷
DIP
我们将在整个测量范围
（
10MHz
〜
1GHz
）
内测出
Su
的值并逐频率地转换为使用复数代
数的输入阻抗
。
我们从中可计算输入阻抗
：
Z
dut
（
/
）
=
50Q
;吉翁索
（
3-9
）
式中
，
Z
dut
（
/
）
是每个频率下
DUT
的复数输入阻抗
；
Sii
（
f
）
是每个频率下测量的
S
参数
。
我们可以在任何
SPICE
仿真工具甚至
Excel
中执行这些运算
。
图
3-10
显示了测得的
Su
与转换后输入阻抗之间的比较
。
频率
（
Hz
）
5
4
3
0
0
o
o
o
O
1
C
e
c
i
-
十
)
三
国
遇珊
0
2eO8
4e08
6e08
8e08
le09
频率
（
Hz
）
1
图
包
要
s
s
<
频率
（
Hz
）
3-10
测量的
Su
和转换后的输入阻抗
，
以
频率
（
Hz
）
10MHz
〜
1GHz
的线性频率范围内的陶瓷
DIP
为例
请注意
，
每个频率上提取的阻抗幅度和相位与
Sn
在相同频率下的幅度和相位直接相
关
，
但是关系非常复杂
。
以
Su
的相位为例
，
预测输入阻抗的相位非常困难
。
请注意
，
因
为
Sn
的大小实际上恒定为
OdB,
所以在
S
”
的相位中确实包含所有的阻抗信息
。
44
PDN
设计之电源完整性
：
高速数字产品的鲁棒和高效设计
提示即使回波损耗和阻抗都是复数且每个都有一个幅度和相位
，
回波损耗的相位和
阻抗的相位也并不相同
。
阻抗的相位是由每个频率处回波损耗的大小和相位的
复杂组合而引起的
。
不要混淆
Sn
的相位和阻抗的相位
。
每当我们想查看频率图上的阻抗时
，
通过在对数-对数坐标
(
log-log
scale)
上绘制阻抗
和频率
，
解释数据几乎总是更容易
。
在对数坐标中
，
理想电容器的阻抗是斜率为一
1
的直
线
，
理想电感器是斜率为
+
1
的直线
。
对数-对数坐标上一目了然地显示了电容和电感的性质
。
图
3-11
显示了测量出的阻抗,
对数-对数坐标
(
log-log
scale)
上显示幅度
，
线性-对数坐标
(
linear-log
plot)
上显示相位
。
(
a
)
i
?
图
3-11
测量对数-对数坐标上封装引线的阻抗
很明显
，
在这个阻抗图中
，
封装引线在低频时看起来是容性的
，
然而在
800MHz
左右
时看起来是感性的
。
这种初始行为提供了如何在低频下将封装引线建模为简单电容器的线
索
。
在
QUCS
或
Keysight
高级设计系统
(
ADS)
等仿真环境中
，
我们可以将测得的阻抗数
据与通过简单模型预测的阻抗进行比较
。
最简单的模型是理想电容器
。
图
3-12
将测得的阻
抗与
4.
8
pF
电容的模拟阻抗进行比较
。
使用
VNA
我们可以从回波损耗中测量出任何
DUT
的阻抗
，
并将其带入仿真环境进行
进一步分析
。
利用测量的
DUT
S
参数和拟合理想的基于电路拓扑结构的模型来提取模型
参数的过程有时被称为基于测量的建模
。
有时也被称为黑客连接
。
实际上
，
我们正在研究一个可扩展的模型来描述互连的测量结果
，
在其中我们可以修
改或
“
劈开
”
它探索假设问题
。
这是识别互连行为根本原因的强大技术
。
3.6
示例
：
测量小导线回路的阻抗
我们可以使用
VNA
技术来测量任何
DUT
对各种元件的高频阻抗
。
图
3-13
显示了一
个直径约为
lin(lin=0.
0254m)
的小导线回路
，
用单端口
VNA
来测量
，
同时测得
S]1
的幅
度和相位
。
导线回路连接在
VNA
端口的信号和参考端子之间
。
在此测量中
，
两个连接器
中的一个连接到
VNA
端口
。
第
3
章低阻抗测量
45
(
C
)
90
0
-90
(
。
)
W
要
泪 屈
频率
（
Hz
）
图
3-12
简单电容器模型与陶瓷
DIP
中利用两根引线测量阻抗的比较
---------
1
--------
1
--------
1
--------
1
--------
0
2eO8
4e08
6e08
8eO8
leO9
频率
（
Hz
）
图
3-13
测量直径为
lin
铜线回路
的回路损耗
。
虽然两个
SMA
焊接到回路的末端
，
但只有一
个连接到
VNA
利用回波损耗定义的阻抗
，
我们可以提取出这个导线回路的测量阻抗
。
作为一名工程
师
，
牢记博加丁法则第
9
条是很重要的
。
提示要永远记住博加丁法则第
9
条
：
“
永远不要在没有事先预测结果的情况下进行测
量或模拟
。
如果你发现了一些意想不到的东西
，
那么这不是直觉错误
，
就是你