电源完整性入门宝典书籍

明天,4.23日是世界读书日,推荐一本关于电源完整性的入门书籍。

这本书有针对电源完整性的整个基础知识体系,总结下来分为以下几点:

电源分配网络(PDN)噪声标准

①噪声源分为三大类:反射噪声、串扰和电源分配网络(PDN)噪声

②接收端的总噪声容限约为信号幅度的15%,允许电源分配网络(PDN)噪声约为5%,这个5%是经验值,不是绝对值

目标阻抗

①基于芯片应用电流的频谱特性,推算目标阻抗值

②串并联RLC电路的特性以及RLC电路的性能指标:谐振频率、特性阻抗、Q值以及最大阻抗值

回路电感问题

减小回路电感方法:短而宽的铜面、回路路径尽量短等

电容问题

①理想电容和实际电容的区别,电容的等效模型

②电容串并联特性以及摆放位置的选择

③电容容值的取值以及反谐振特性

平面问题

①平面腔体阻抗曲线(低频为容性,中频为感性,高频为传输线特性)

②平面电容和平面电感的问题,更需要关注平面电感对电源的影响

电源分配网络(PDN)分布情况

①电源分配网络的频域划分

②影响频域分布的因素:

  • 片上电容(ODC)
  • 封装PDN
  • 板级电源/地平面
  • 板级MLCC去耦电容
  • 电压调节模块(VRM)以及大容量去耦电容

③The Bandini Mountain(班迪尼山):片上电容(ODC)与封装电感形成的并联谐振峰,常见 的频域范围在10~100MHz。

瞬态电流和电源噪声

①电流分配网络(PDN)对三种电流波形的电压响应:

  • 脉冲响应(时钟边沿电流)
  • 阶跃响应(瞬时电流)
  • 谐振响应(方波电流)

关于这部分,书中有一点不是特别清楚,就是关于PDN阻抗曲线的要求:

①平坦区的阻抗曲线需要低于目标阻抗(这个可以理解)

②所有谐振峰的特征阻抗低于目标阻抗(这个也可以理解)

③谐振点的峰值阻抗不得超过目标阻抗值的1.6倍,这里面不理解的是:峰值阻抗和特征阻抗的区别?方波在实际产品的应用中如何体现?比如芯片的CPM电流模型是否体现?

小结

本书的前8章可以理解为产品系统端的电源设计,做系统端的同学,可以看这些。第9章更多针对的是芯片后端和封装设计的电源。第10章是总结部分。

关于这本书

本书强烈推荐英文版,这句话的潜台词:本书有中文版,先不说书里内容翻译得如何。先看看书名翻译:PDN设计之电源完整性--高速数字产品的鲁棒性和高效设计。

作为一本应用型的书籍,Robust翻译成鲁棒性,听起来总有点不连贯,哪怕直译成可靠性,那么副标题就是:高速数字产品的可靠性和高效设计。

其实,鲁棒性这个翻译总觉得很别扭,看着都别扭。

很久没看英文书籍,断断续续看了好久,好在“读书不二”的理念让我还是看完了。如果实在看不下去,推荐《信号完整性与电源完整性分析》第三版的第13章电源的内容,毕竟,这本书的作者除了Larry D Smith,还有Eric Bogatin,而他正是蓝皮书《信号完整性与电源完整性分析》的作者。

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