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高速数字设计和信号完整性分析高速数字设计和信号完整性分析
― ― 电源分布系统设计

电源分布系统设计
n n n n n n n

基本概念 设计目标 一般设计规则 多层板叠层结构 电流回路 去耦电容及其应用 噪声抑制

基本概念
n

电源分布系统
Power Distribution System（PDS）

n

n n

当电源、地层之间存在足够的去耦电容后，其交 流阻抗极小，交流信号可以在任何一层上传输。 换言之，对于交流信号而言，电源、地层是没有 区别的，可以统称为平面（Plane） 平面（Plane）为电流回路提供最低阻抗回路 PDS阻抗

Z PDS

电源电压 × 允许电压波动的比率（ 百分数） ÷ 100 = 需要的电流

设计目标
n n

为数字信号提供稳定的电压参考 为逻辑电路正常工作提供电源

为数字信号提供稳定的电压参考
n n n

为逻辑电路提供低阻抗的接地连接 为逻辑电路提供低阻抗的电源连接 为电源和地提供低交流阻抗的通路

I 公共通路阻抗 VN +

为数字电路正常工作提供电源
n

公共通路阻抗将产生电源和地电位差
n n

n

XPSW = ESR + 2πf × ESL ESR ― ― 电源分布系统寄生电阻。低频或直流情况 下，是造成电源电位差的主要原因。 ESL ― ― 电源分布系统寄生电感。高频情况下，交 变电流将在寄生电感上产生电源电位差，其幅度远大 于寄生电阻的影响。

电源分布系统寄生电感
n

两条平行的电源和地圆导线
L
PDS

H

D

= 10 . 16 × X × ln(

2H ) D

nH

Ｘ ― 电源分布线长度，in H ― 电源分布线平均间距，in D ― 电源分布线直径，in
n

多层平行堆叠的扁平带状的电源和地线
L
PDS

= 31 . 9 ×

X × H W ( N 1)

nH

W H