現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)信號(hào)完整性很重視，但對(duì)于電源完整性的重視好像不夠，主要是因?yàn)椋瑢?duì)于低頻應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)更多靠的是經(jīng)驗(yàn)，或者功能級(jí)仿真來(lái)輔助即可，電源完整性分析好像幫不上大忙，而對(duì)于50M -100M以?xún)?nèi)的中低頻應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源中電容的設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)法則在大多數(shù)情況下也是夠用的，甚至一些芯片公司提供的Excel表格型工具也能搞定這個(gè)頻段的問(wèn)題，

對(duì)于100M以上的應(yīng)用，基本就是IC的事情了，和板級(jí)沒(méi)太大關(guān)系了，所以電源完整性仿真，除非能做到芯片到芯片的解決方案，加上封裝以及芯片的模型，純粹做板級(jí)的仿真意義不大，真是這樣嗎？

其實(shí)電源完整性可做的事情有很多，在電源完整性分析中，主要仿真類(lèi)型有直流壓降分析、去耦分析和噪聲分析。直流壓降分析包括對(duì)PCB上復(fù)雜走線(xiàn)和平面形狀的分析，可用于確定由于銅的電阻將損失多少電壓。

此外，還可以使用直流壓降分析來(lái)確定高電流密度區(qū)域。實(shí)際上，可以使用熱仿真器對(duì)它們進(jìn)行協(xié)同仿真，以查看熱效應(yīng)。針對(duì)直流壓降問(wèn)題的解決方案非常簡(jiǎn)單：添加更多的金屬。這些額外金屬可能會(huì)采用更寬和/或更厚的走線(xiàn)和平面形狀、額外平面或額外過(guò)孔。

PI/熱協(xié)同仿真中“熱點(diǎn)”的電流密度和溫度圖上面簡(jiǎn)要討論的去耦分析旨在確定和最大限度減少電路板不同IC位置上電源與地面之間的阻抗

去耦分析通常會(huì)驅(qū)動(dòng)PDN中所用電容器的值、類(lèi)型和數(shù)量的變化。因此，它需要包括寄生電感和電阻的電容器模型。它還會(huì)驅(qū)動(dòng)電容器安裝方式的變化和/或電路板疊層的變化，以滿(mǎn)足低阻抗要求。噪聲分析的類(lèi)型可能會(huì)有所不同。它們可以包括圍繞電路板傳播的、來(lái)自IC電源管腳中的噪聲，可通過(guò)去耦電容器對(duì)其進(jìn)行控制。

通過(guò)噪聲分析，可以調(diào)查噪聲如何從一個(gè)過(guò)孔耦合到另一個(gè)過(guò)孔，可以對(duì)同步開(kāi)關(guān)噪聲進(jìn)行分析。在許多情況下，這種噪聲是由信號(hào)切換(從1到0及從0到1)引起的，因此它與信號(hào)完整性密切相關(guān)。但在所有情況下，這些電源完整性分析的最終目標(biāo)是驅(qū)動(dòng)PDN的變化：電源/地面平面對(duì)、走線(xiàn)、電容器和過(guò)孔。

PDN不僅充當(dāng)為IC提供電流的手段，還用作信號(hào)的返回電流路徑。信號(hào)完整性與電源完整性之間的大量交叉發(fā)生在過(guò)孔中。對(duì)于穿過(guò)過(guò)孔的單端信號(hào)來(lái)說(shuō)，PDN充當(dāng)該信號(hào)的返回電流路徑，附近的過(guò)孔或電容器為返回電流提供路徑，以使其從一個(gè)平面移至下一個(gè)平面。因此，PDN實(shí)際上決定了該單端過(guò)孔的阻抗和延遲特性，并且對(duì)于更快的單端信號(hào)(如DDR3和DDR4)的精確建模來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。使用這一相同的SI/PI組合過(guò)孔模型，可以分析從一個(gè)過(guò)孔到下一個(gè)過(guò)孔的耦合，以及信號(hào)通過(guò)過(guò)孔到PDN的耦合。

同樣地，PDN對(duì)于最大限度減少可能由多個(gè)信號(hào)切換(通常稱(chēng)為SSN)同時(shí)引起的噪聲來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。如果在IC電源管腳中的PDN阻抗太高，當(dāng)所有驅(qū)動(dòng)器同時(shí)切換時(shí)，它們的切換電流將產(chǎn)生電壓，而該電壓可在信號(hào)本身中觀察到。

信號(hào)完整性和電源完整性的分析對(duì)于成功的高速數(shù)字設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。它們?yōu)樾枰M(jìn)行哪些設(shè)計(jì)更改提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。此外，隨著建模方法和計(jì)算能力的改善，如果能夠同時(shí)仿真這兩種類(lèi)型的完整性，則會(huì)清楚地了解電路的實(shí)際行為、設(shè)計(jì)中真正存在的裕量以及它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)最佳可能性能。

審核編輯：劉清