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电源完整性理论基础

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電源理論基礎www.pcbtech.net

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电源完整性理论基础
------阿鸣
随着 PCB 设计复杂度的逐步提高,对于信号完整性的分析除了反射,串扰以及 EMI 之 外, 稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。 尤其当开关器件数目不断增 加,核心电压不断减小的时候,电源的波动往往会给系统带来致命的影响,于是人们提出了 新的名词:电源完整性,简称 PI(power integrity)。其实,PI 和 SI 是紧密联系在一起的,只 是以往的 EDA 仿真工具在进行信号完整性分析时,一般都是简单地假设电源绝对处于稳定 状态,但随着系统设计对仿真精度的要求不断提高,这种假设显然是越来越不能被接受的, 于是 PI 的研究分析也应运而生。从广义上说,PI 是属于 SI 研究范畴之内的,而新一代的信 号完整性仿真必须建立在可靠的电源完整性基础之上。 虽然电源完整性主要是讨论电源供给 的稳定性问题, 但由于地在实际系统中总是和电源密不可分, 通常把如何减少地平面的噪声 也作为电源完整性中的一部分进行讨论。

一.

电源噪声的起因及危害

造成电源不稳定的根源主要在于两个方面: 一是器件高速开关状态下, 瞬态的交变电流 过大;二是电流回路上存在的电感。从表现形式上来看又可以分为三类:同步开关噪声 (SSN) ,有时被称为Δi 噪声,地弹(Ground bounce)现象也可归于此类(图 1-a) ;非理 想电源阻抗影响(图 1-b) ;谐振及边缘效应(图 1-c) 。

2002-8-26

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对于一个理想的电源来说,其阻抗为零,在平面任何一点的电位都是保持恒定的(等于 系统供给电压) ,然而实际的情况并不如此,而是存在很大的噪声干扰,甚至有可能影响系 统的正常工作,见图 2:……
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