電源完整性設計1

計算很簡單，但是要注意四個問題：

第一，穩壓芯片輸出電壓能精確的定在3.3V么？外圍器件如電阻電容電感的參數也不是精確的，這對穩壓芯片的輸出電壓有影響，所以這里用了3.36V這個值。在安裝到電路板上之前，你不可能預測到準確的輸出電壓值。

第二，工作環境是否符合穩壓芯片手冊上的推薦環境？器件老化后參數還會和芯片手冊上的一致么？

第三，負載情況怎樣？這對穩壓芯片的輸出電壓也有影響。

第四，電源噪聲最終會影響到信號質量。而信號上的噪聲來源不僅僅是電源噪聲，反射串擾等信號完整性問題也會在信號上疊加噪聲，不能把所有噪聲余量都分配給電源系統。所以，在設計電源噪聲余量的時候要留有余地。

另一個重要問題是：不同電壓等級，對電源噪聲余量要求不一樣，按±2.5%計算的話，1.2V電壓等級的噪聲余量只有30mV。這是一個很苛刻的限制，設計的時候要謹慎些。模擬電路對電源的要求更高。電源噪聲影響時鐘系統，可能會引起時序匹配問題。因此必須重視電源噪聲問題。

電源完整性設計（3）電源系統的噪聲來源

電源系統的噪聲來源有三個方面：

第一，穩壓電源芯片本身的輸出并不是恒定的，會有一定的波紋。這是由穩壓芯片自身決定的，一旦選好了穩壓電源芯片，對這部分噪聲我們只能接受，無法控制。

第二，穩壓電源無法實時響應負載對于電流需求的快速變化。穩壓電源芯片通過感知其輸出電壓的變化，調整其輸出電流，從而把輸出電壓調整回額定輸出值。多數常用的穩壓源調整電壓的時間在毫秒到微秒量級。因此，對于負載電流變化頻率在直流到幾百KHz之間時，穩壓源可以很好的做出調整，保持輸出電壓的穩定。當負載瞬態電流變化頻率超出這一范圍時，穩壓源的電壓輸出會出現跌落，從而產生電源噪聲。現在，微處理器的內核及外設的時鐘頻率已經超過了600兆赫茲，內部晶體管電平轉換時間下降到800皮秒以下。這要求電源分配系統必須在直流到1GHz范圍內都能快速響應負載電流的變化，但現有穩壓電源芯片不可能滿足這一苛刻要求。我們只能用其他方法補償穩壓源這一不足，這涉及到后面要講的電源去耦。

第三，負載瞬態電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗上產生的壓降。PCB板上任何電氣路徑不可避免的會存在阻抗，不論是完整的電源平面還是電源引線。對于多層板，通常提供一個完整的電源平面和地平面，穩壓電源輸出首先接入電源平面，供電電流流經電源平面，到達負載電源引腳。地路徑和電源路徑類似，只不過電流路徑變成了地平面。完整平面的阻抗很低，但確實存在。如果不使用平面而使用引線，那么路徑上的阻抗會更高。另外，引腳及焊盤本身也會有寄生電感存在，瞬態電流流經此路徑必然產生壓降，因此負載芯片電源引腳處的電壓會隨著瞬態電流的變化而波動，這就是阻抗產生的電源噪聲。在電源路徑表現為負載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷，在地路徑表現為負載芯片地引腳處的電位和參考地電位不同（注意，這和地彈不同，地彈是指芯片內部參考地電位相對于板級參考地電位的跳變）。

電源完整性設計（4）電容退耦的兩種解釋