板级电源完整性探讨:去耦电容对策

nelsonys · 发表于 2014-1-30 18:21

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各位大侠

这是我一个裸板的（没有任何部件）仿真结果。
假设目标阻抗为：0.84欧姆
按照图上显示的第一反共振与目标阻抗相交的频率为0.17493。能设为去耦电容有效上限频率吗？

各位大侠会如何着手降低阻抗值呢？

另外请问如何模拟电源（VRM）的参数？一个电感串联一个电阻行得通吗？

真心求教! 感谢！

cousins · 发表于 2014-2-7 09:41

VRM确实很重要，但是那主要是针对30MHz以下的
30MHz以上时，VRM的影响不大，当然前提是你不要用过于夸张的ESR和ESL。我的做法通常是把VRM的等效阻抗设置为0.001ohm以上，0.1ohm以下，具体设为多少，依照你的电压源的寄生参数决定，(不必做得过于精确，因为即使你用阻抗仪去测也会有误差,而且VRM设为0.1ohm以下的PDN在0-30MHz的变化已经不大了)，这样你就可以看到30MHz以下的PDN。
至于这个公式，他其实没有直接告诉你，这个电容是理论上直接贴在IC pin脚上的，然而实际上，这是不现实的，所以理论公式只能帮助你得到一个方向，实际上贴片元件到IC pin的电源路径，地路径带来的寄生参数影响都要考虑进计算中，所以这部分必须依靠仿真帮助我们计算。

honejing · 发表于 2014-2-4 06:19

可以的，可先用0.1 Ohm串聯一個電感，電感值假定是數百nH～xuH，實際R、L值依你的VRM而定。
另外水平的刻度調整一下，讓觀察的範圍左xMHz ~ 百MHz 極大化。

nelsonys · 发表于 2014-2-4 09:24

感谢honejing的指导。

我尝试了sweep几个不同电感值，固定R为0.01欧姆。水平刻度最大设为200MHz。所仿真到的最大R值在200MHz时不超过14欧姆。

在这几个电感值当中，请问您觉得哪一个比较合理，比较接近最近的高性能VRM?

nelsonys · 发表于 2014-2-4 10:22

接着，我尝试把1nH+0.01欧姆的VRM Model结合Bareboard来进行仿真，Bareboard的0Hz-100KHz频段的capacitive没法压下来。

尝试使用更大的电感值1uH也只不过是把plane capacitive的共振点往左移而已。
有什么更好的方法来为VRM建模呢？

nelsonys · 发表于 2014-2-4 10:55

还有一点，只导入VRM model而不导入至少1个电解电容（数uF），是没办法看到低频段被压低阻抗的现象。这样的仿真可信吗？

nelsonys · 发表于 2014-2-4 13:16

再来一点，倘若把VRM的串联电感值设得过高（10nH），按照Bogatin的公式，n>2PI x fmax x ESL / Ztarget, 得加上几十个电容才能把整体阻抗拉小。10-20个电容根本起不了什么作用。
VRM电感是和去耦电容的寄生电感串联的。

感觉能否设计一个精度高的PDN，VRM建模起着决定性的作用。各位看法如何？