电源完整性设计：电源系统的噪声来源.docVIP

电源完整性设计（3）电源系统的噪声来源 　　 电源系统的噪声来源有三个方面： 第一，稳压电源芯片本身的输出并不是恒定的，会有肯定的波纹。这是由稳压芯片自身打算的，一旦选好了稳压电源芯片，对这部分噪声我们只能接受，无法掌握。 其次，稳压电源无法实时响应负载对于电流需求的快速变化。稳压电源芯片通过感知其输出电压的变化，调整其输出电流，从而把输出电压调整回额定输出值。多数常用的稳压源调整电压的时间在毫秒到微秒量级。因此，对于负载电流变化频率在直流到几百KHz之间时，稳压源可以很好的做出调整，保持输出电压的稳定。当负载瞬态电流变化频率超出这一范围时，稳压源的电压输出会消失跌落，从而产生电源噪声。现在，微处理器的内核及外设的时钟频率已经超过了600兆赫兹，内部晶体管电平转换时间下降到800皮秒以下。这要求电源安排系统必需在直流到1GHz范围内都能快速响应负载电流的变化，但现有稳压电源芯片不行能满意这一苛刻要求。我们只能用其他方法补偿稳压源这一不足，这涉及到后面要讲的电源去耦。 第三，负载瞬态电流在电源路径阻抗和地路径阻抗上产生的压降。PCB板上任何电气路径不行避开的会存在阻抗，不论是完整的电源平面还是电源引线。对于多层板，通常供应一个完整的电源平面和地平面，稳压电源输出首先接入电源平面，供电电流流经电源平面，到达负载电源引脚。地路径和电源路径类似，只不过电流路径变成了地平面。完整平面的阻抗很低，但的确存在。假如不使用平面而使用引线，那么路径上的阻抗会更高。此外，引脚及焊盘本身也会有寄生电感存在，瞬态电流流经此路径必定产生压降，因此负载芯片电源引脚处的电压会随着瞬态电流的变化而波动，这就是阻抗产生的电源噪声。在电源路径表现为负载芯片电源引脚处的电压轨道塌陷，在地路径表现为负载芯片地引脚处的电位和参考地电位不同（留意，这和地弹不同，地弹是指芯片内部参考地电位相对于板级参考地电位的跳变）。