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电源完整性的很好的解释

      

         电源和地层大块平面间构成了谐振腔,高速数字信号经过时,犹如快艇在湖面掀起一阵波浪,电源地之间电压起了波动。既然是谐振(机械上叫共振),就要固有频率,这个固有频率是与电源和地平面的形状、中间的介质参数(介电常数、损耗、厚度)有关系的。一旦这些参数定下来,固有频率就定下来了,犹如铜锣一旦造好,它能发出的声音就固定了。固有频率有很多,犹如铜锣发出的声音有很多谐波一样。对于pcb这个铜锣,打击它的锤子就是高速信号。高速信号含有丰富的频谱成分,其中有一些跟PCB电源地的固有频率一样,那么就波动了。如果,固有频率中最低的一个高达10GHz,而信号的频谱成分到5GHz后面就没有了,那么,这个信号是无法引起电源地之间的电压波动的。阻抗分析得到的是阻抗与频率的关系,那些山峰就是对应了固有频率,这些频率的激励会引起谐振。我们取其中一个山峰频率,加上一个该频率的正弦波,作一个AC分析,就可以观察到电源地平面上的谐振模式(电压分布)。PI设计,就是先作阻抗分析,看看最低的固有频率在什么地方,如果太低,需要我们改变结构(电源低形状、介质厚度等),使得最低频率比较高。然后,我们对比较低的几个频率作AC仿真,看看各自对应的电压波动模式,是否有关键器件落在波动最大的地方。然后,我们可以加去耦电容,再作AC分析。