電源完整性如何通過仿真確定去耦電容的數(shù)量和容量

Kivy · 發(fā)表于 2019-9-29 14:34:53

電源完整性如何通過仿真確定去耦電容的數(shù)量和容量

【1】如下所示，這是電容的特性，在圖中您可以發(fā)現(xiàn)，不同容量和不同系列的電容的反諧振峰頻率不同，且阻抗的大小不同。比如C0G 0.1uf的電容反諧振峰出現(xiàn)在10MHZ的頻率上，反諧振阻抗維0.005歐姆。其他以此道理，可以看到到不同系列，不同容量的電容都有各自固有的反諧振峰頻點(diǎn)和阻抗最小點(diǎn)，具體看圖可以得到。

【2】我們在使用POWER SI的掃描中可以到的這樣的電源曲線，請觀察圖中的阻抗情況。藍(lán)色的線是沒有阻抗的時(shí)候獲取的PI阻抗曲線。，這個(gè)頻率從0-1000MHZ的PI曲線。

【3】優(yōu)化PI的阻抗曲線，我們需要用到一個(gè)目標(biāo)，也就是我們常說的目標(biāo)阻抗方法，這里有目標(biāo)阻抗方法的公式。先計(jì)算出自己目標(biāo)阻抗。然后做出標(biāo)準(zhǔn)曲線在阻抗圖上。阻抗以上是不合格的部分，是需要進(jìn)行優(yōu)化的，目標(biāo)阻抗以下的是合格的地方。

【4】請?jiān)赑OWER SI里面將目標(biāo)的阻抗線對應(yīng)的位置找出來，在對應(yīng)的阻抗超標(biāo)位置上，去添加等頻率的電容，利用電容反諧振點(diǎn)阻抗最小的特點(diǎn)，去做PI平面的阻抗的改善。

【5】那么怎么去確定耦電容的數(shù)量和容量？首先就需求去按照仿真的出來曲線超頻阻抗頻點(diǎn)去查找對應(yīng)的電容，這個(gè)在軟件庫里面有很多電容�？梢园凑辗抡娴玫降�PI曲線去對應(yīng)的頻率點(diǎn)上找自己需要的電容。下圖就是三星的電容，這個(gè)電容反諧振峰在37MHZ，阻抗最小在0.028歐姆，若仿真的結(jié)果超標(biāo)點(diǎn)在37MHZ就可以正好選擇這電容；通過手工的方式添加這個(gè)電容到，電路板超標(biāo)的位置，然后再次執(zhí)行PI的優(yōu)化仿真，可以查看經(jīng)過擺放電容之后的差異。具體說就是相對于之前沒有電容的情況下，該頻率點(diǎn)上的阻抗變化情況，在POWER SI里面反復(fù)利用這個(gè)方法，可以就可以手動(dòng)的完成PI的優(yōu)化工作，自然就能夠知道所需要的電容數(shù)量、電容的位置及電容的型號(hào)等。

【6】還有一種情況，有些時(shí)候，我們添加一顆電容不能改善目標(biāo)阻抗到合格的范圍內(nèi)，這就需要采用反復(fù)添加多顆同樣的電容，或者不同容量的電容并聯(lián)才能將PI的目標(biāo)阻抗改善到合格的范圍內(nèi)。就如下所示，添加了一顆電容后，PI阻抗的曲線發(fā)現(xiàn)了變化，必須反復(fù)的添加和修改電容位置等手段，將PI的目標(biāo)阻抗優(yōu)化到合格的范圍內(nèi)。到此仿真手動(dòng)確定去耦電容的數(shù)量和容量的方法，相應(yīng)大家應(yīng)該學(xué)會(huì)了。

【7】還有在Sigrity軟件中的OptimizePI軟件可以自動(dòng)的進(jìn)行PDN電源網(wǎng)絡(luò)的電容優(yōu)化，可以在成本和最佳性能之間給出最有的辦法。并且可以自動(dòng)生成仿真報(bào)告，創(chuàng)建最低成本、最佳性能的去耦電容放置表。

【8】OptimizePI，給出的曲線。

【9】OptimizePI，給出優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化電容之后給出的電容的位置。

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