功率电感:谈谈电源完整性仿真的必要性(下)
在衡量这个阻抗曲线是否能满足要求的时候,使用了这个目标阻抗的标准,但是仔细想想,这个标准还是有很多问题的,比如:这里的电流多大合适?实际的单板功耗是一个动态功耗,是不端的变的。在单板的整个频段范围里,使用统一的目标阻抗值,肯定也是不合理的,应该是各个频段,标准不一样。
虽然有这些问题存在,但这个标准还是很有用的,可以通过这个标准衡量电源平面的好坏。就如目前的时序计算,大家基本上都是通过公式对时序进行计算,就是所 谓的静态时序分析。虽然这个静态时序分析对电源波动,ISI,SSN等问题考虑不周到,也就是说计算结果不准确,但用来衡量接口时序还是很有用的。因此笔 者认为,目标阻抗是一个有用而不准确的标准。
关于电容的资料很多,这里只做简单介绍,下次将介绍在PI仿真里面很重要的平面板电容。
电容不仅仅是电容:在频率很高时,电容不能再被当作一个理想的电容看,而应该充分考虑到它的寄生参数效应,通常电容的寄生参数为ESR,ESL。串联的RLC电路在f处谐振。其曲线如下图。图中f为串联谐振频率(SRF),在f之前为容性,而在f之后,则为感性,相当一个功率电感,所以在选择滤波电容时,必须使电容器工作在谐振频率之前。
在仿真的时候,由于目前VRM的模型基本上是不准确的,低频的滤波靠DC/DC电源转换芯片来完成,一般300K以下的低频阻抗曲线是不准确地。频率范围的上限一般取信号的截止频率fknee=0.35 /Trrise,其中Trise为信号上升时间。
但是也要明白一点,如果你只是做板级电源完整性仿真,多考虑到1G就可以了,因为大于1G以后,要靠芯片内部的电容来滤波,在做板级仿真的时候,没有芯 片内部的模型,所以高频部分的仿真也是不准确的。当然了,如果您有芯片内部的信息,也可以用SIWAVE等软件做DIE-PACKAGE-BOARD的协 同仿真,高频部分也就准确了。
因此很多情况下,低频仿真不出电源负反馈、高频仿真不出芯片内电容, 我们不要把仿真的结果当做值,可以把它当作是相对值,通过去耦电容的选择和放置、电源和地平面的分割等方法来优化阻抗。祝愿各位在做仿真的时候能灵活运用。