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电源分配网络PDN与去耦电容布局.docx
资料介绍
电源分配网络PDN设计与去耦电容布局
让每一颗芯片都"喝饱电"
高速芯片工作时要瞬间抽取大电流，如果供电跟不上，电压就塌陷、芯片就不稳定。保证芯片"喝饱电"的，就是电源分配网络（PDN）。PDN设计得好不好，直接决定芯片能否在高速翻转时维持稳定电压。而PDN设计里，去耦电容的布局是重中之重。这篇文章把PDN的原理、设计和去耦电容的布局方法讲清楚。
什么是电源分配网络PDN
PDN是连接电源到各芯片的整个供电通路：电源模块、电源平面、走线、过孔、去耦电容。它的目标，是为每颗芯片在所有工作频率下提供稳定、低阻抗的供电。
PDN的目标阻抗
PDN有一个关键指标——目标阻抗。简单说，就是PDN在整个频段内的阻抗要低于某个值，这样芯片抽取电流时，电压波动才能被控制在允许范围（如±5%）。目标阻抗越低，PDN越"硬"，供电越稳。
PDN的阻抗不是恒定的，在特定频率会谐振（平面谐振、电容谐振），设计的目标就是让全频段阻抗低于目标值。
PDN阻抗高的危害
PDN阻抗高，芯片抽取瞬态电流时会产生电压跌落（ΔI×Z），表现为：
1. 电源噪声增大，污染芯片工作。
2. 电压塌陷，芯片逻辑错误或复位。
3. 地弹增大，影响信号完整性。
4. 高速信号时序抖动、误码率上升。
去耦电容在PDN中的角色
去耦电容是PDN的"蓄水池"，就近为芯片提供瞬态电流、抑制电源噪声。它的作用原理：电容储存电荷，芯片瞬态抽取电流时，就近电容先"顶上"，避免电流从远处拉过来产生压降。
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