电源完整性理论基础

下载资料简介：
总结的不错，感谢作者提供。
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
二． 电源阻抗设计
电源噪声的产生在很大程度上归结于非理想的电源分配系统（简称PDS，即Power
Distribution System）。所谓电源分配系统，其作用就是给系统内的所有器件提供足够的电源，这些器件不但需要足够的功率消耗，同时对电源的平稳性也有一定的要求。大部分数字电路器件对电源波动的要求在正常电压的+/-5%范围之内。电源之所以波动，就是因为实际的电源平面总是存在着阻抗，这样，在瞬间电流通过的时候，就会产生一定的电压降和电压摆动。
为了保证每个器件始终都能得到正常的电源供应，就需要对电源的阻抗进行控制，也就是尽可能降低其阻抗。比如，一个5伏的电源，允许的电压噪声为5%，最大瞬间电流为1安培，那么设计的最大电源阻抗为：三． 同步开关噪声分析
同步开关噪声（Simultaneous Switch Noise，简称SSN）是指当器件处于开关状态，产
生瞬间变化的电流（di/dt），在经过回流途径上存在的电感时，形成交流压降，从而引起噪声，所以也称为Δi噪声。如果是由于封装电感而引起地平面的波动，造成芯片地和系统地不一致，这种现象我们称为地弹（Ground bounce）。同样，如果是由于封装电感引起的芯片和系统电源差异，就称为电源反弹（Power Bounce）。所以，严格的说，同步开关噪声并不完全是电源的问题，它对电源完整性产生的影响最主要表现为地/电源反弹现象
四． 旁路电容的特性和应用
从上面的分析可以看到，无论是降低电源平面阻抗，还是减少同步开关噪声，旁路电容
都起着很大的作用，电源完整性设计的重点也在如何合理的选择和放置这些电容。说到电容，各种各样的叫法就会让人头晕目眩，旁路电容，去耦电容，滤波电容等等，其实无论如何称呼，它的原理都是一样的，即利用对交流信号呈现低阻抗的特性，这一点可以通过电容的等效阻抗公式看出来：Xcap=1/2лfC，工作频率越高，电容值越大则电容的阻抗越小。在电路中，如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路，就称为旁路电容；如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，就可以称为去耦电容；如果用于滤波电路中，那么又可以称为滤波电容；除此以外，对于直流电压，电容器还可作为电路储能，利用冲放电起到电池的作用。而实际情况中，往往电容的作用是多方面的，我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。本文里，我们统一把这些应用于高速PCB设计中的电容都称为旁路电容。

备注：：
本站收集200多G的绝对实用的电子资料,但是站长还是个身无分文的学生,没有钱购买服务器,大量的资料没有办法供大家下载。但是，站长对这些资料进行了细致的分类，给大家一个资料索引,让大家更好的收集相关领域资料。本站资料部分来自互联网，朋友们可以在互联网上搜索到这些资料。当站长把资料整理完毕(大概需要1个月)后，会想办法让这些资料跟大家见面，也许用BT供大家下载,请大家耐心等待！