电源完整性整理要点[汇编].pdfVIP

. 电源完整性分析 - 郝晓飞 PI 电源完整性（ Power Integrity ，简称 PI ）：当大量芯片内的电路输出级同 时动作时， 会产生较大的瞬态电流， 这时由于供电线路上的电阻电感的影响， 电 源线上和地线上电压就会波动和变化 ，良好的电源分配网络设计是电源完整性 的保证。 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；二是电流回路存在电感。 从表面形式上来看又可以分为三类： 同步开关噪声 （SSN），有时被称为Δ i 噪声，地弹（ Ground bounce ）现象也可归于此类；非理想电源阻抗影响；谐 振及边缘效应。 电源完整性的作用是为系统所有的信号线提供完整的回流路径。 破坏电源完 整性的主要因素只要有以下几种： 地弹噪声太大， 去耦电容设计不合理， 回流影 响严重，多电源、地平面的分割不当，地层设计不合理，电流分配不均匀，高频 的趋肤效应导致系统阻抗变化等等。 正常情况下，电压波动范围不超过 +/-5% 。例如，一个 10v 的电源，允许 的波动范围为 5%，最大瞬间电流为 1A,那么最大电源阻抗为： 正常电源电压 允许的波动范围 （ ） （ ） ( ) ( ) 5V 5% Z 0.5 r arg et 最大电流 1A 然而， 目前电路设计的趋势是电压变小， 瞬时电流变大， 从上面的公式可 以看到，最大的电源阻抗呈现下降的趋势， 这就更加要求我们在电源完整性设计 的过程中减小电源阻抗。 . . 在设计电源阻抗的时候，我们不仅要计算直流阻抗（电阻） ，还要考虑高频 下的交流阻抗（主要是电感） 。一般在时钟的上升和下降沿，电源系统会产生瞬 间的电流变化，用如下公式来表达受阻抗影响的电源电压波动： di Vdrop i R L dt 通过观察公式， 我们在设计过程中可以考虑通过如下措施达到降低电源的 电阻和电感： ① 使用电阻率低的材料，比如铜； ② 用较厚、较粗的电源线，并尽可能减少长度； ③ 降低接触电阻； ④ 减小电源内阻； ⑤ 电源尽量靠近 GND； ⑥ 合理使用去耦电容。 电源完整性设计： 1、使用电源平面代替电源线，降低供电线路上的电感和电阻； 2、电源平面和地平面相邻，电源和地紧密耦合； 3、放置旁路电容， 1 μF~10 μF 电容放置在电路板的电源输入上，而 0.01 μF ~0.1 μF 电 容则放置在电路板的每个有源器件的电源引脚和接地引脚上； 4、保证大电流器件电源的回流路径畅通无阻。 . .