电源完整性如何通过仿真确定去耦电容的数量和容量

Kivy · 发表于 2019-9-29 14:34:53

电源完整性如何通过仿真确定去耦电容的数量和容量

【1】如下所示，这是电容的特性，在图中您可以发现，不同容量和不同系列的电容的反谐振峰频率不同，且阻抗的大小不同。比如C0G 0.1uf的电容反谐振峰出现在10MHZ的频率上，反谐振阻抗维0.005欧姆。其他以此道理，可以看到到不同系列，不同容量的电容都有各自固有的反谐振峰频点和阻抗最小点，具体看图可以得到。

【2】我们在使用POWER SI的扫描中可以到的这样的电源曲线，请观察图中的阻抗情况。蓝色的线是没有阻抗的时候获取的PI阻抗曲线。，这个频率从0-1000MHZ的PI曲线。

【3】优化PI的阻抗曲线，我们需要用到一个目标，也就是我们常说的目标阻抗方法，这里有目标阻抗方法的公式。先计算出自己目标阻抗。然后做出标准曲线在阻抗图上。阻抗以上是不合格的部分，是需要进行优化的，目标阻抗以下的是合格的地方。

【4】请在POWER SI里面将目标的阻抗线对应的位置找出来，在对应的阻抗超标位置上，去添加等频率的电容，利用电容反谐振点阻抗最小的特点，去做PI平面的阻抗的改善。

【5】那么怎么去确定耦电容的数量和容量？首先就需求去按照仿真的出来曲线超频阻抗频点去查找对应的电容，这个在软件库里面有很多电容。可以按照仿真得到的PI曲线去对应的频率点上找自己需要的电容。下图就是三星的电容，这个电容反谐振峰在37MHZ，阻抗最小在0.028欧姆，若仿真的结果超标点在37MHZ就可以正好选择这电容；通过手工的方式添加这个电容到，电路板超标的位置，然后再次执行PI的优化仿真，可以查看经过摆放电容之后的差异。具体说就是相对于之前没有电容的情况下，该频率点上的阻抗变化情况，在POWER SI里面反复利用这个方法，可以就可以手动的完成PI的优化工作，自然就能够知道所需要的电容数量、电容的位置及电容的型号等。

【6】还有一种情况，有些时候，我们添加一颗电容不能改善目标阻抗到合格的范围内，这就需要采用反复添加多颗同样的电容，或者不同容量的电容并联才能将PI的目标阻抗改善到合格的范围内。就如下所示，添加了一颗电容后，PI阻抗的曲线发现了变化，必须反复的添加和修改电容位置等手段，将PI的目标阻抗优化到合格的范围内。到此仿真手动确定去耦电容的数量和容量的方法，相应大家应该学会了。

【7】还有在Sigrity软件中的OptimizePI软件可以自动的进行PDN电源网络的电容优化，可以在成本和最佳性能之间给出最有的办法。并且可以自动生成仿真报告，创建最低成本、最佳性能的去耦电容放置表。

【8】OptimizePI，给出的曲线。

【9】OptimizePI，给出优化结果，进行自动优化电容之后给出的电容的位置。

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