HyperLynx AC PDN Design og verifikation

EN Strømfordelingsnetværk (PDN) på en PCB (Printed Circuit Board) er et komplekst netværk af spor, planer og komponenter, der er ansvarlige for at distribuere strøm til forskellige komponenter og integrerede kredsløb på tavlen. Dets primære formål er at sikre, at hver komponent modtager den passende og stabile forsyning af elektrisk strøm, samtidig med at spændingsudsving minimeres og det elektroniske systems optimale ydeevne og pålidelighed sikres. PDN inkluderer typisk kraftplaner, jordplaner, strømspor, afkoblingskondensatorer og andre komponenter, der arbejder sammen for at styre og distribuere elektrisk strøm gennem printkortet. Endelig giver PDN ikke kun et middel til at levere strøm til IC'er på kortet, men også en returstrømsti.

Vores mål, når vi analyserer et strømfordelingsnetværk, er at bestemme impedansen af netværket, som vil definere de spændingsvariationer, som en IC vil opleve. En højtydende PDN vil vise en lav impedans hele vejen igennem. I en vekselstrøm (AC) sammenhæng skal PDN levere tilstrækkelig strøm til hurtigskiftende IC'er, mens den effektivt styrer spændingsrippel og spændingsfald. Skinnespændingen skal være stabil og inden for spændingsgrænsen fra DC helt op til båndbredden af koblingsstrømmen for IC, som kan være i GHz-området. Når den aktuelle belastning stiger, kan en utilstrækkelig PDN føre til problemer som overdreven spændingsrippel, spændingsfald og VRM-ustabilitet. Denne krusning på strømforsyninger kan forårsage driftsproblemer eller dataintegritetsproblemer.

En Analyse af vekselstrømsafkobling hjælper med at bestemme, om PDN er designet til at give tilstrækkelig strømforsyning og opretholde en stabil spænding til IC's it-tjenester. Ved lave frekvenser (<100KHz) er Spændingsregulatormodul (VRM) og bulkkondensatorer arbejder for at give lav impedans til PDN. Afkoblingskondensatorer og kapacitans mellem plan, fra kortstablingen, giver den lave impedans fra ~ 100 kHz op til ~ 10 - 100 MHz-området. Efter dette interval bliver afkoblingskondensatorerne primært induktive og er ikke i stand til at tilvejebringe lav impedans til PDN. Dette frekvensområde er, hvor afkoblingen på pakken og på die-afkoblingen skal overtage og give lav impedans, typisk i området ~ 10 - 100 MHz op til GHz. Det er vigtigt at bemærke, at induktansen af IC-pakken begrænser den højeste effektive frekvens af PDN-designet på kortniveau. En større pakkeinduktans vil sænke det effektive frekvensområde for PCB-afkoblingskondensatorerne.