電源完整性如何通過仿真確定去耦電容的數量和容量

【1】如下所示，這是電容的特性，在圖中您可以發現，不同容量和不同系列的電容的反諧振峰頻率不同，且阻抗的大小不同。比如C0G 0.1uf的電容反諧振峰出現在10MHZ的頻率上，反諧振阻抗維0.005歐姆。其他以此道理，可以看到到不同系列，不同容量的電容都有各自固有的反諧振峰頻點和阻抗最小點，具體看圖可以得到。

【2】我們在使用POWER SI的掃描中可以到的這樣的電源曲線，請觀察圖中的阻抗情況。藍色的線是沒有阻抗的時候獲取的PI阻抗曲線。，這個頻率從0-1000MHZ的PI曲線。

【3】優化PI的阻抗曲線，我們需要用到一個目標，也就是我們常說的目標阻抗方法，這里有目標阻抗方法的公式。先計算出自己目標阻抗。然后做出標準曲線在阻抗圖上。阻抗以上是不合格的部分，是需要進行優化的，目標阻抗以下的是合格的地方。

【4】請在POWER SI里面將目標的阻抗線對應的位置找出來，在對應的阻抗超標位置上，去添加等頻率的電容，利用電容反諧振點阻抗最小的特點，去做PI平面的阻抗的改善。

【5】那么怎么去確定耦電容的數量和容量？首先就需求去按照仿真的出來曲線超頻阻抗頻點去查找對應的電容，這個在軟件庫里面有很多電容。可以按照仿真得到的PI曲線去對應的頻率點上找自己需要的電容。下圖就是三星的電容，這個電容反諧振峰在37MHZ，阻抗最小在0.028歐姆，若仿真的結果超標點在37MHZ就可以正好選擇這電容；通過手工的方式添加這個電容到，電路板超標的位置，然后再次執行PI的優化仿真，可以查看經過擺放電容之后的差異。具體說就是相對于之前沒有電容的情況下，該頻率點上的阻抗變化情況，在POWER SI里面反復利用這個方法，可以就可以手動的完成PI的優化工作，自然就能夠知道所需要的電容數量、電容的位置及電容的型號等。

【6】還有一種情況，有些時候，我們添加一顆電容不能改善目標阻抗到合格的范圍內，這就需要采用反復添加多顆同樣的電容，或者不同容量的電容并聯才能將PI的目標阻抗改善到合格的范圍內。就如下所示，添加了一顆電容后，PI阻抗的曲線發現了變化，必須反復的添加和修改電容位置等手段，將PI的目標阻抗優化到合格的范圍內。到此仿真手動確定去耦電容的數量和容量的方法，相應大家應該學會了。

【7】還有在Sigrity軟件中的OptimizePI軟件可以自動的進行PDN電源網絡的電容優化，可以在成本和最佳性能之間給出最有的辦法。并且可以自動生成仿真報告，創建最低成本、最佳性能的去耦電容放置表。

【8】OptimizePI，給出的曲線。

【9】OptimizePI，給出優化結果，進行自動優化電容之后給出的電容的位置。

編輯：hfy