PDN设计之电源完整性 (史密斯).pdf - 第79页

第 3 章 低 阻 抗测 量 63 频率 （ Hz ） 日 更 怅 国 率 频 Z H 率 频 Z H 图 3-34 测 量电 容固定板 的 S 21 和 转 换 阻 抗 使 用 以下值后 ， 能 得 到 很好 的近 似 ， 如图 3-35 所 示 。 R = 0. 01 。 C=175nF L = 0. 41nH 频率 （ Hz ） ( H u ) 曲 超 繇 典 ( G ) 屈 矛 降 班 图 3-35 左 上 图显 示 一个 简 …

100%1 / 453
62
PDN
设计之电源完整性
：
高速数字产品的鲁棒和高效设计
致了随频率的平方而明显增加的电阻
。
通过估计直杆的局部自感系数
，
预测通孔的总电感值为
0.29nH,
这与
0.
28nH
的提取
值非常接近
。
我们看到这些测量值对于这个结构来说是合理的
。
导线回路和通孔的例子都说明
，
虽然双端口能比单端口测量更小的阻抗
，
但在解释结
果时仍然需要多留意
。
在高频情况下
，
连接
DUT
与
SMA
的夹具的相位变换的影响需要特
别的注意
。
当对夹具进行简单建模后
，
是有可能分离出
DUT
和夹具的固有低阻抗特性的
。
提示
尽管双端口消除了单端口测量的伪像
，
但是由于来自连接
DUT
到
SMA
连接器和
VNA
的夹具的相移
，
所以仍然需要对结果进行小心解释
，
特别是在高频的情况下
。
3.
13
示例
：
印制板上的小型
MLCC
电容器
单独测量离散组件的性能通常是非常困难的
。
在
DUT
和
VNA
连接的
SMA
之间需要
某种连接
。
在电容器的情况下
，
如果不知道它是如何安装到夹具上
，
那么是不可能测量电
容器固有特性的
。
相同的电容器将会有完全不同的阻抗曲线
，
这取决于它所依附的夹具结
构
。
考虑到这一限制
，
测量任何简单离散电容的阻抗曲线及其具体的安装电感是很容易的
。
一个常用的夹具是一个从边缘输送进平面的四层印制板
，
在那里
，
SMA
连接到电路板
的中央区域
，
这里安装了分立的电容器
。
X2Y
衰减器就是一个这样印制板
，
是为双端口测量而设计的
，
配置了不同的安装垫
。
通过将电容器移动到不同的垫子上
，
我们可以很容易地测量不同电容器或不同电容器对阻
抗的影响
。
图
3-33
显示了印制板和一个展示电容通孔和内部平面的横截面
。
SMA
连接器
SMA
连接器
图
3-33
用来测量表面附着电容的阻抗特性固定板
，
以及一个由
X2Y
衰减器提供的内部
结构的粗略示意图
阻抗匹配简单
RLC
电路的曲线
。
事实上所有常用的电容都显示了这种简单的行为
。
通
过在模型中调整
R
、
L
和
。
值
，
我们可以找到一个与测量值几乎相同的阻抗曲线的结合
。
第
3
章低阻抗测量
63
频率
（
Hz
）
日 更 怅 国
率
频
Z
H
率
频
Z
H
图
3-34
测量电容固定板的
S
21
和转换阻抗
使用以下值后
，
能得到很好的近似
，
如图
3-35
所示
。
R
=
0.
01
。
C=175nF
L
=
0.
41nH
频率
（
Hz
）
(
Hu
)
曲
超 繇
典
(
G
)
屈
矛 降 班
图
3-35
左上图显示一个简单
RLC
模型的测量阻抗
（
圆圈
）
、
模拟阻抗
（
实线
）
和基于阻抗的
实部
、
虚部提取的
L
值和
R
值
64
PDN
设计之电源完整性
：
高速数字产品的鲁棒和高效设计
这个简单的模型能够很好地描述这个真实的组件
，
这是非常值得注意的
。
但是
，
这个
模型最大只能匹配大约
400MHz
的度量响应
。
正如我们以前看到的那样
，
夹具的有限尺寸
开始在高频率下起作用
，
并且它必须包含在模型中
。
在每一端夹具最简单的模型是一条短
均匀的传输线
。
提示
值得注意的是
，
以各种方式安装在电路板上的实际电容的测量阻抗曲线与一个
简单的
RLC
电路在非常高的频率时很匹配
。
复杂的结构可以有简单的模型
。
在这个电容固定板上
，
从
SMA
的起始端到板中心
（
电容安于此处
〉
的连接长度在每一
边大约都是
0.7in
。
再次
，
选择简单的传输线来表示夹具
。
长度被硬编码到传输线模型中,
将特征阻抗作为唯一参数来匹配测量数据
。
经过几次试验后
，
发现
3.
50
得到了很好的一
致性
。
这是一个合理的值
，
因为
SMA
和电容之间的连接是一个宽的平面
。
当在
RLC
模型的任何一端添加传输线夹具模型时
，
我们看到图
3-36
所示的结果是非
常好的
。
100
(
c
)
耳
屈
聚
*
.o
o1
1
(
H U
)
n
6
eO
8
6
4
2
0
。
s
s
s
le09
3eO9
频率
（
Hz
）
频率
（
Hz
）
(
c
)
H
频率
（
Hz
）
频率
（
Hz
）
图
3-36
比较了测量和模拟响应
，
包括夹具的传输线模型和安装到固定板上电容器的简
单
RLC
电路模型
这个简单的
RLC
串联电路描述电容器和两种均匀的传输线
，
以便描述电容器夹具具有
非常好的近似
。
评价测量和模拟阻抗之间的剩余差异是电容器的一个真实特性
，
还是与这
个简单模型没有考虑到的夹具寄生有关
，
这是很困难的
。
这就是为什么你应该不断设计夹
具
，
以
便在测量中引入尽可能少的伪像
。
提示
由于夹具长度引入的伪像影响了提取阻抗的实部
，
所以要设计尽可能短的夹具
，
并且使传输线电阻尽可能接近
50
。
。