現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計對信號完整性很重視，但對于電源完整性的重視好像不夠，主要是因為，對于低頻應(yīng)用，開關(guān)電源的設(shè)計更多靠的是經(jīng)驗，或者功能級仿真來輔助即可，電源完整性分析好像幫不上大忙，而對于50M -100M以內(nèi)的中低頻應(yīng)用，開關(guān)電源中電容的設(shè)計，經(jīng)驗法則在大多數(shù)情況下也是夠用的，甚至一些芯片公司提供的Excel表格型工具也能搞定這個頻段的問題，

對于100M以上的應(yīng)用，基本就是IC的事情了，和板級沒太大關(guān)系了，所以電源完整性仿真，除非能做到芯片到芯片的解決方案，加上封裝以及芯片的模型，純粹做板級的仿真意義不大，真是這樣嗎？

其實電源完整性可做的事情有很多，在電源完整性分析中，主要仿真類型有直流壓降分析、去耦分析和噪聲分析。直流壓降分析包括對PCB上復(fù)雜走線和平面形狀的分析，可用于確定由于銅的電阻將損失多少電壓。

此外，還可以使用直流壓降分析來確定高電流密度區(qū)域。實際上，可以使用熱仿真器對它們進行協(xié)同仿真，以查看熱效應(yīng)。針對直流壓降問題的解決方案非常簡單：添加更多的金屬。這些額外金屬可能會采用更寬和/或更厚的走線和平面形狀、額外平面或額外過孔。

PI/熱協(xié)同仿真中“熱點”的電流密度和溫度圖上面簡要討論的去耦分析旨在確定和最大限度減少電路板不同IC位置上電源與地面之間的阻抗

去耦分析通常會驅(qū)動PDN中所用電容器的值、類型和數(shù)量的變化。因此，它需要包括寄生電感和電阻的電容器模型。它還會驅(qū)動電容器安裝方式的變化和/或電路板疊層的變化，以滿足低阻抗要求。噪聲分析的類型可能會有所不同。它們可以包括圍繞電路板傳播的、來自IC電源管腳中的噪聲，可通過去耦電容器對其進行控制。

通過噪聲分析，可以調(diào)查噪聲如何從一個過孔耦合到另一個過孔，可以對同步開關(guān)噪聲進行分析。在許多情況下，這種噪聲是由信號切換(從1到0及從0到1)引起的，因此它與信號完整性密切相關(guān)。但在所有情況下，這些電源完整性分析的最終目標是驅(qū)動PDN的變化：電源/地面平面對、走線、電容器和過孔。

PDN不僅充當為IC提供電流的手段，還用作信號的返回電流路徑。信號完整性與電源完整性之間的大量交叉發(fā)生在過孔中。對于穿過過孔的單端信號來說，PDN充當該信號的返回電流路徑，附近的過孔或電容器為返回電流提供路徑，以使其從一個平面移至下一個平面。因此，PDN實際上決定了該單端過孔的阻抗和延遲特性，并且對于更快的單端信號(如DDR3和DDR4)的精確建模來說是至關(guān)重要的。使用這一相同的SI/PI組合過孔模型，可以分析從一個過孔到下一個過孔的耦合，以及信號通過過孔到PDN的耦合。

同樣地，PDN對于最大限度減少可能由多個信號切換(通常稱為SSN)同時引起的噪聲來說是至關(guān)重要的。如果在IC電源管腳中的PDN阻抗太高，當所有驅(qū)動器同時切換時，它們的切換電流將產(chǎn)生電壓，而該電壓可在信號本身中觀察到。

信號完整性和電源完整性的分析對于成功的高速數(shù)字設(shè)計來說是至關(guān)重要的。它們?yōu)樾枰M行哪些設(shè)計更改提供了有價值的見解。此外，隨著建模方法和計算能力的改善，如果能夠同時仿真這兩種類型的完整性，則會清楚地了解電路的實際行為、設(shè)計中真正存在的裕量以及它們?nèi)绾螌崿F(xiàn)最佳可能性能。

審核編輯：劉清