PI(PowerIntegrity),即电源完整性,以前隶属于信号完整性分析专题,但是因为PI足够复杂和关键,现在已经把其单独拿出来作为一个专题去研究。快速而准确的仿真电源完整性至今仍然是一个待突破的难题。
对于高速数字电路和系统,PI的研究对象是电源分配网络PDN(Power Distribution Network)。以笔记本电脑为例,AC到DC电源适配器供给计算机主板的是一个约16V的直流电源,主板上的电源分配网络要把这个16V直流电源变成各种电压的直流电源(如:+-5V,+1.5V,+1.8V,+1.2V等等),给CPU供电,给各个芯片供电。CPU和IC用电量很大,而且是动态耗电的,瞬时电流可能很大,也可能很小,但是电压必须平稳(即纹波和噪声必须较小),以保持CPU和IC的正常工作。这都对PDN提出了苛刻的要求。
要测量PDN性能,首先需要用示波器测试CPU和IC管脚的电源纹波和噪声。但是要精确衡量PDN的性能,还需要测试PDN的输出阻抗(随频率变化的阻抗)和PDN的传输阻抗(也是随频率变化的阻抗),就像表征一个单端口网络或双端口网络一样去表征PDN。由于现在的PDN大都是开关电源结构,还需要测量PDN或关键DC到DC转换器件的环路增益。
小结一下,电源完整性的测量对象是电源分配网络PDN。主要测量内容包括四部分:
l 纹波和噪声的测量;
l 输出阻抗的测量;
l 环路增益的测量;
l 滤波器件(电容/磁珠等)性能参数的测量。
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