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电源完整性仿真还是非常有必要的,目前针对PI仿真的工具也很多,用的比较多的是Cadence的SQ PI和Ansoft的SI wave.
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0 V# x: F0 }& d$ I' e, m电源完整性仿真目前主要仿真的是电源平面的谐振和平面阻抗。4 a3 Z+ ^% J6 G3 T; b
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电容、平面滤波的频率特性图如下:0 E+ `9 |* R( h, G+ k& I
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; ]5 H9 v3 ~# n- H/ i/ {谐振特性分析:
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- F, A# e6 x7 k+ N" K& c: D当单板的某位置在某个频率存在谐振特性时,若该位置存在激励源,则与之相关的位置会引起谐振,从而影响系统的性能,这是我们应当避免的,因此对平面进行谐振分析,加上适当的电容,调整谐振频率的位置,是电源、地平面分析非常重要的一步。
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使用SI wave可以仿真谐振,下面是一个仿真图:. d8 u, T* B e$ l0 ^- O
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" A: l" K# |; v- k2 M平面阻抗分析:
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( z B5 ?% @/ @5 J6 ~; Z电源测试的时候,大家测的是电源噪声,但是目前的仿真工具只能仿阻抗曲线。通过公式 V=Z*I,最终噪声与阻抗是统一的。(注:如何直接仿真噪声,是目前的一个热点,其中一些方法是通过建立芯片电源噪声模型,通过matlab计算与仿真软件接口)。
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使用Cadence的SQ PI仿真的波形如下:6 Z0 |3 l& m5 t4 J
' L/ C# A2 S+ Z3 S. I) i5 D
# L7 m) h" r5 K) T % Q5 C( R# `" `- D# X* ?. ]
评估该波形是否满足要求使用的是目标阻抗这个参数。) e7 U: H! w, v+ u: i2 x9 Y- G3 }
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# W4 \0 W- ~1 k* A( X2 q: j其中:Ztarget目标阻抗) L& j3 c3 b9 ]: [* s
Power Supply Voltage是工作电压; T/ c% d- J& s! j. T; w
Allowed Ripple 是允许的工作电压纹波系数" ^, R/ ]4 X' f! ]
Current 是工作电流
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当然SI wave也可以仿真阻抗曲线,而且更准确,仿真波形如下:
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电源的测试:
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电源测试还是比较简单的,测的一般是纹波噪声,用一般的示波器就可以了,测阻抗曲线用频谱仪。这里我不多说了。需要注意的是为了保证测试的精度,请使用带有隔直电容的隔直板和铜轴电缆。" M- m; L( _, N; |& ^/ C# ~) M! k
3 |6 v1 V$ i( h1 q; V ^
9 n6 R2 s* s" {) ]! \. a 7 e8 H ` R1 W% h
由于篇幅有限,上面仅提到一些关键点,还有很多细节没有讲到,大家如有兴趣可以一起交流,以上也是个人的一些观点,有不对的地方请各位斧正!谢谢!
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