本章我們開始《信號完整性基礎》系列最后一章--電源系統相關知識的講解。一個穩定的電源系統才能為產品的穩定工作保駕護航。

01 PDN

PDN系統（Power Delivery Network）想必大家都不陌生，就拿手機主板來說，PCB設計完成，必須要進行PDN仿真，以確保電源系統的穩定。PDN系統的主要目的，是為負載提供低噪聲的電源、為信號提供低阻抗返回路徑、避免電磁干擾。從噪聲頻率上來看，電源噪聲主要來自VRM輸出自帶紋波；器件高速開關下，瞬態電流過大，穩壓電源無法及時響應，造成電壓跌落；負載瞬態電流在電源和地路徑上因為阻抗而產生壓降。

02 直流壓降與熱

由于電源網絡存在直流阻抗，因此導致接收端的電壓比源端更低。

減小直流壓降常用的方式：增加銅厚、增加過孔、減少長度、增加銅皮面積、電壓預提升。

PCB上散熱原則是減小器件向PCB的傳熱熱阻，對此可以采用在單板上打孔或覆銅等，將熱量傳遞出來，再通過對流和輻射傳遞到外部環境。

通過PCB散熱的途徑，重要程度依次如下：過孔、層疊結構、電源層的厚度、焊盤厚度。

03 電容特性

電解電容、鉭電容常用于低頻濾波，陶瓷電容常用于高頻濾波，高頻時應考慮電容寄生參數ESL、ESR的影響；

電容等效為串聯RLC電路后會在某個頻率處諧振，這個頻率稱為自諧振頻率。在這個頻率之前電容呈現容性，頻率之后電容呈現感性。

同封裝下，容量越小的電容，其諧振頻率點越高。

04 目標阻抗

PDN網絡中VRM作用于低頻段，通常小于MHz級別，PCB板上的去耦電容作用于中頻段，通常到百MHz級別，更高頻段的噪聲則由片上電容負責；

為使得PDN滿足阻抗要求，可以使用多電容并聯。可以分別使用多顆同等容量的電容，以及使用多顆不同容量的電容。

工程中常用不同容量的電容并聯降低目標阻抗，會改變整體諧振頻率點，并在兩個電容之間引入反諧振點。

05 電源平面

電源和地平面主要用于提供供電網絡，同時也為信號提供返回路徑，及一定程度的高頻濾波作用（通常電容過小，濾波效果較差，讓兩者互相靠近，更多是減少回路電感的考慮）；兩個平面之間會形成一個電容器，且由于存在分布寄生電感，因此會形成一個諧振腔，具有諧振特性；優化諧振方式：改變電源和地平面的面積，改變尺寸可以改變諧振頻率，避開信號工作頻譜；采用高介電參數的介質材料，可以降低電源、地的阻抗，諧振頻率會降低；減少介質厚度，可以降低諧振振幅。

以上就是本期分享的所有內容啦，至此，信號完整性基礎系列的分享就要告一段落了，后續還將為大家帶來其他的硬件知識和實踐指導。

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