直播PVT是什么意思

我们常听到的信号与电源完整性背后的深层含义是什么？本期我们就来简单聊一聊。

我们看对于图1(a)所示的电源供电系统，可以被视为由理想电压源、RLC元件和负载组成的电路。它也可以被更简单地看作是由理想电压源和内阻Z组成的供电回路。当负载有动态电流需求时，等效阻抗Z上会有一定的压降，这个压降包含了不同频率分量。

图1展示了供电模型的典型板级应用实现形式。板级电源模块（Voltage regulator module，VRM）通过印制电路板（Print Circuit Board，PCB）为焊接在其上的集成电路（Integrated Circuits，IC）提供电源。电流回路首先经过VRM的电源输出，通过过孔到达PCB的电源平面，接着通过封装的管脚进入芯片的电源Pad。这一过程中，封装形式、电源路径以及芯片内部的电源网络都会影响电流的流动。

外部电源需要通过供电路径上的不同组件才能到达芯片内部，在晶体管级端口得到的电压总会存在偏差。对于高速电路和其他对电源要求严格的芯片，如纹波小于±5%或±3%的规格，电源设计面临巨大挑战。

电源完整性（Power Integrity，PI）通俗理解就是给负载准确完整地供电。主要是通过评估和优化设计整个供电网络的阻抗特性，以满足芯片内部的供电需求，保证芯片的功能和性能。在实际上，电源完整性是一个系统工程。整个电源系统包括VRM、PCB Board、Package以及Die等部分，主要从Board level、Package level和Chip level分别进行处理。

其实对电源的要求主要体现在两方面：IR drop小、纹波小，也就是从DC和AC角度的要求。在频域上，需要保持较低的阻抗。目前最基础最常用的目标阻抗（Target Impedance）法在这一设计中起到关键作用。

在整个电源系统中，电阻和电感主要分布在PCB走线、过孔、电容器ESR和封装的键合线等处。电容的分布则包括分离电容器、电源平面间寄生电容以及Die内分布电容等。优化电阻和电感的成本可能较高，而调整电容的操作空间较大。通过合理选择电容类型、型号、容值和分布位置，结合谐振电路的特点可以实现优化的电源系统。

需要注意的是，尽管ESR电阻不影响谐振频率，但它会影响品质因子Q，也就是谐振频率处的带宽。在电容的去耦应用中，通常希望电容能够在较宽的频率范围内具有较低的阻抗。在电容选型时，ESR电阻是一个需要着重考虑的因素。

除了板级和封装上，Die内也要尽可能多地分布去耦电容，主要作用是降低高频阻抗。这些电容一部分是专门用于去耦的器件电容，另一部分是寄生电容，如电源和地的网状结构的寄生电容等。