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……