Миф о трех значениях конденсатора

Сегодня многие конструкции включают три развязывающих конденсатора разной величины емкости, а если используется только один конденсатор, то он имеет величину как правило 0,1 мкФ. Эти рекомендации основаны на предположениях 50-летней давности, которые сегодня уже не применимы. Пришло время пересмотреть эти устаревшие рекомендации по проектированию.

Мифы как “унаследованный код”

С самого начала своего существования электронная промышленность была устремлена в будущее под давлением следующих аргументов: быстрее, меньше, дешевле, сейчас. Что стимулировало постоянное развитие революционных и эволюционных разработок в области технологий, материалов, производства и дизайна. Иногда принципы проектирования, принятые нами в предыдущем поколении, становятся "устаревшим кодом" в следующем поколении и больше не применяются. То, что работало для одной комбинации технологий межсоединений, может оказаться неприменимым для новой комбинации. Устаревшие принципы проектирования становятся мифом и уже давно требуют переоценки.

Единственная постоянная вещь - это перемены

В нашей отрасли произошли революционные изменения, начиная с ламп, транзисторов, интегральных схем и заканчивая системами в корпусах. Мы пережили революционный прогресс от дискретной разводки до однослойных и двухслойных печатных плат, многослойных плат и технологий HDI. Мы наблюдали революционный прогресс от ранних устройств со сквозными отверстиями, таких как простые металлические банки, DIP-выводы, большие массивы контактных решеток, корпуса поверхностного монтажа с выводными рамками, небольшие органические печатные платы, массивы шариковых решеток, корпуса масштаба микросхемы и многокристальные модули. 

На рис. 1 представлен снимок времени с четырьмя репрезентативными технологическими поколениями плат и корпусов.

Рис. 1 Четыре моментальных снимка во времени. Слева направо: трубки и дискретные провода, трубки и печатные платы, дискретные транзисторы и печатные платы, пакеты BGA для поверхностного монтажа с многослойными печатными платами.

Влияние поколений технологий на проектирование

Фундаментальные принципы взаимодействия сигналов с межсоединениями не изменились. Они по-прежнему основаны на уравнениях Максвелла 150-летней давности. Однако то, как мы реализуем эти принципы и превращаем их в рекомендации по проектированию, менялось с каждым поколением технологий упаковки и межсоединений.

На заре появления ламп с дискретной разводкой межсоединения часто были прозрачными. Когда межсоединения приобретали значение, первой проблемой, которую приходилось решать, обычно были перекрестные помехи из-за больших индуктивностей контуров. Были популярны принципы проектирования "короче - значит лучше", а провода питания и заземления связывались вместе.

Когда появились многослойные платы, некоторые из этих принципов были продолжены: питание и земля прокладывались отдельными проводами, а не использовались в качестве заземляющих плоскостей. Наследие, связанное с тем, что провода питания и заземления располагались близко друг к другу, сдерживало внедрение заземляющих плоскостей в некоторых ранних разработках.

При повышении тактовых частот выше 20 МГц стали преобладать эффекты линий передачи, и управляемый импеданс, топологии маршрутизации и стратегии заделки стали важными движущими силами при проектировании межсоединений. Устаревший принцип "короче - значит лучше" привел к тому, что мы не хотели использовать топологии маршрутизации "гирлянда", которые могли бы привести к увеличению длины пути, но снижению шума отражения.

Когда мы перешли в режим 1 Гбит/с, потери стали играть важную роль, и мы начали выбирать другие материалы, помимо обычных эпоксидно-стеклянных, для того чтобы снизить потери. При использовании этих ламинатов с меньшими потерями мы обнаружили, что при скорости свыше 5 Гбит/с потери в меди выше, чем ожидалось, и мы пришли к выводу, что более гладкая медь лучше. При скорости выше 10 Гбит/с мы обнаружили, что 50-летний подход к созданию печатных плат, армированных стекловолокном, приводит к возникновению новой проблемы - перекоса стекла или переплетения волокон.

С появлением новых технологий нам нужны новые правила проектирования. Старые правила создания печатных плат из эпоксидного стекла с высокой прочностью на отслаивание не всегда являются наилучшим руководством к действию в эпоху многогигабитных межсоединений.

Эксперты отрасли ведут за собой

Рекомендации по проектированию, которые мы ежедневно применяем в наших электронных изделиях, были разработаны лидерами отрасли. Это компании, в которых работают специалисты по целостности сигналов, целостности питания, электромагнитной совместимости, материалам, производству, надежности и интеграции, которые внедряют продукты, находящиеся на передовом рубеже. Эти специалисты применяют фундаментальные принципы для разработки рекомендаций по проектированию новых материалов, технологий ИС и межсоединений, которые они внедряют.

Но иногда то, что работало в одном поколении технологий, становится мифом в следующем поколении. Поскольку эти правила проектирования были установлены экспертами, остальная часть отрасли иногда не желает расставаться со старыми рекомендациями и продолжает использовать их в новом поколении технологий, где они могут быть неприменимы. Они становятся мифами, укоренившимися в нашем инструментарии.

Если последний проект работал в соответствии с этими старыми рекомендациями, то часто считается, что это произошло благодаря рекомендациям, хотя это могло быть и вопреки им. Иногда унаследованный код нейтрален, иногда имеет отрицательные стороны. Даже если он нейтрален, если он препятствует созданию более совершенных рекомендаций по проектированию, он становится негативным. Он становится мифом, готовым к вытеснению.

Миф о правилах проектирования, например, использование трех разных конденсаторов на вывод питания для развязки, который снижает производительность в проекте нового поколения, всегда должен быть переоценен.

Высокочастотные конденсаторы

Идеальная эквивалентная модель электрической цепи реального конденсатора хорошо описывается простой последовательной RLC-цепью, когда индуктивность монтажа превышает примерно 1 нГ. При индуктивности менее 1 нГ появляются новые эффекты, и модель линии передачи для реального конденсатора подходит лучше.

Простая RLC-модель применима к большинству поколений конденсаторов. Пример измеренного импеданса реального конденсатора SMT, MLCC и смоделированного импеданса идеальной последовательной RLC-цепи показан на рис. 2.

Рис. 2 Пример измеренного импеданса (синим цветом) и фазы реального SMT-конденсатора и смоделированного импеданса (красным цветом) простой RLC-модели цепи. Разница в измеренной и смоделированной фазе является признаком поведения ESR в реальном конденсаторе, не учтенного в простой RLC-модели.

Данная модель последовательной RLC-цепи является простейшей моделью, которая, как правило, применима во всем технологическом диапазоне электролитических, танталовых, керамических и MLCC-конденсаторов, как проходных, так и поверхностного монтажа. Это только модель первого порядка, и многие реальные конденсаторы могут быть подобраны гораздо лучше с помощью моделей второго порядка. Но эта первая модель позволяет понять роль этих трех важных величин.

Идеальный C соответствует поведению импеданса на низкой частоте. R часто называют эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Оно обусловлено выводами реального конденсатора, металлизацией пластин и, в меньшей степени, другими механизмами потерь в конденсаторе. L называется эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL). Она обусловлена в первую очередь внутренней структурой конденсатора, а также наличием на печатной плате путей питания и заземления к выводам ИС, к которым он подключается.

Во времена проходных конденсаторов, начавшиеся более 50 лет назад, широко использовались две технологии изготовления конденсаторов - электролитическая и керамическая дисковая. Их примеры показаны на рис. 3.

Рис. 3 Примеры электролитических и керамических дисковых конденсаторов. Конденсаторы меньшего физического размера имеют меньшую емкость, меньший ESL и больший ESR.

В технологии электролитических и керамических дисковых конденсаторов существует прямая связь между величиной емкости, которая может быть заложена в конденсатор, и его физическими размерами и длиной выводов. Большая величина емкости означает больший физический размер конденсатора.

Поскольку ESL также зависит от физического размера конденсатора и длины его выводов, конденсаторы с большей емкостью также имеют большую ESL. Например, электролитический конденсатор емкостью 47 мкФ может иметь ESL до 30 нГ, в то время как небольшой дисковый конденсатор емкостью 0,1 мкФ может иметь ESL всего 7 нГ.

Даже ESR зависит от технологии изготовления и размера конденсатора. Электролитический конденсатор может иметь ESR порядка 0,1-5 Ом. Конденсаторы меньшего размера обычно имеют более высокий ESR. Керамический дисковый конденсатор может иметь ESR порядка 0,1-1Ω.

Эта связь между величиной емкости и ESL существенно влияет на профиль импеданса конденсатора большого и малого размера. На низкой частоте импеданс реального конденсатора равен его емкости. На высокой частоте импеданс реального конденсатора зависит от его индуктивности. На рис. 4 показан пример трех различных конденсаторов с тремя различными профилями импеданса. Значения компонентов их модели первого порядка могут быть следующими:

 

Рис. 4 Смоделированный профиль импеданса этих трех конденсаторов. Наименьшее значение обеспечивает низкий импеданс на высокой частоте.

В случае проходных конденсаторов с выводами обычно верно то, что конденсаторы меньшего номинала имеют меньший размер и могут быть установлены с меньшей индуктивностью контура. Это означает, что они будут иметь более низкий импеданс на высокой частоте. При поиске проходного конденсатора с низким импедансом на высокой частоте следует выбирать конденсаторы малого номинала и малого размера.

Именно поэтому конденсаторы малого номинала часто называют "высокочастотными". Благодаря более коротким выводам, при монтаже на печатную плату с низкой индуктивностью контура они обеспечивают самый низкий импеданс на высокой частоте.

Если нам нужен самый низкий импеданс на низкой частоте, а также самый низкий импеданс на высокой частоте, то обычно используется параллельное включение двух или трех конденсаторов. Конденсатор большого номинала обеспечивает низкий импеданс на низкой частоте, а конденсатор малого номинала, обладающий более низкой ESL, - низкий импеданс на высокой частоте. Параллельная комбинация позволяет использовать лучшее из обеих конфигураций.

MLCC-конденсаторы и миф о высокочастотном конденсаторе

Когда мы переходим к конденсаторам, изготовленным по технологии поверхностного монтажа MLCC, их свойства сильно отличаются от свойств свинцовых конденсаторов. На рис. 5 показаны примеры MLCC-конденсаторов типа 1206 со значениями емкости, соответствующими емкости соответствующих керамических дисковых конденсаторов.



Рис. 5 MLCC-конденсаторы в корпусах 1206 (вверху) и керамические дисковые конденсаторы соответствующего номинала.

Часто при одинаковых размерах корпуса можно получить широкий диапазон значений емкости. В корпусе 0402 так же легко получить 10 мкФ, как и 0,01 мкФ. Это означает, что ESL конденсатора MLCC, если он оптимально интегрирован в плату, не будет зависеть от величины его емкости.

Более того, при использовании конструкций с низкой индуктивностью контура ESL MLCC может составлять менее 1 нГ даже на двухслойной печатной плате. Пример измеренного профиля импеданса конденсатора MLCC емкостью 1 мкФ на двухслойной плате толщиной 063 мм с ESL 0,620 нГ показан на рис. 6.

Рис. 6 приведен пример измеренного профиля импеданса конденсатора MLCC емкостью 1 мкФ на печатной плате с ESL 0,620 нГ. Это также показывает необходимость использования модели второго порядка, когда индуктивность монтажа меньше 1 нГ. Измерения любезно предоставлены компанией Picotest.

MLCC-конденсаторы емкостью 10 и 0,1 мкФ будут иметь совершенно одинаковый высокочастотный импеданс. Конденсатор с меньшим значением емкости уже не является "высокочастотным". Фактически, конденсатор MLCC емкостью 10 мкФ также будет "высокочастотным" конденсатором.

Если низкий уровень ESL имеет значение при проектировании, всегда следует использовать MLCC-конденсаторы. Даже MLCC-конденсатор емкостью 10 мкФ может иметь менее 10% ESL и импеданс "высокочастотного" керамического дискового конденсатора.

В старых изделиях, когда использовались конденсаторы со сквозными отверстиями, конденсаторы меньшего номинала имели более низкую ESL и более низкий импеданс на высокой частоте. Если на плате имелось место для установки только одного конденсатора на вывод питания, а переходный ток с этого вывода был невелик, устанавливался один "высокочастотный" конденсатор с малой индуктивностью. Это конденсатор малой емкости, обычно 0,1 мкФ.

При наличии места для установки трех конденсаторов на вывод, как правило, указывался диапазон из трех значений конденсаторов. Это обеспечивало более низкий импеданс на высокой частоте и более низкий импеданс на низкой частоте по сравнению с конденсатором одного значения. На рис. 7 приведен пример типовой схемы с указанием этих общих характеристик.


Рис. 7 Пример типичной схемы, демонстрирующей развязывающую сеть с тремя конденсаторами разной величины и одним конденсатором малой величины.

Однако эта схема была взята не из старой конструкции, использующей детали со сквозными отверстиями и конденсаторы со сквозными отверстиями, а из платы микроконтроллера Cortex M4 с частотой 120 МГц, разработанной и собранной полностью с использованием MLCC-конденсаторов. Миф о высокочастотном конденсаторе перекочевал в эту конструкцию, как и во многие другие, где по-прежнему используется конденсатор небольшого номинала в качестве одиночного и три разных номинала для выводов с большим током.

Миф о высокочастотном конденсаторе и использование трех разных значений конденсатора - это унаследованный код, который все еще присутствует во многих современных конструкциях.

Что лучше?

Итак, что лучше: три конденсатора с разницей в десяток лет или три конденсатора одинаковой величины?

К сожалению, на этот вопрос может ответить только анализ на уровне системы с точными моделями всех элементов.

Если в спецификации рекомендуется использовать три конденсатора разного номинала, то велика вероятность того, что инженер, написавший спецификацию, не проводил никакого анализа и пользуется рекомендацией 50-летней давности, основанной на мифе о высокочастотном конденсаторе. Обоснование этой рекомендации исчезло с появлением 20 лет назад конденсатора MLCC. С подозрением относитесь к конструкции PDN.

В этом случае, вероятно, не имеет значения, что вы используете. Ваш продукт может работать вопреки значениям конденсаторов, но, скорее всего, не благодаря им.

При параллельном соединении трех конденсаторов разной величины с одинаковой ESL между их саморезонансными частотами образуются два параллельных резонансных пика. Значения импеданса пиков связаны с емкостью и индуктивностью соседних конденсаторов, а также с их ESR.

На рис. 8 показан смоделированный профиль импеданса для трех различных комбинаций по три конденсатора в каждой. Одна комбинация - это рекомендованные 10, 1 и 0,1 мкФ, выполненные по технологии сквозного отверстия. Вторая - та же комбинация, реализованная по технологии MLCC-конденсаторов. Третья комбинация - все те же MLCC-конденсаторы емкостью 10 мкФ. ESL конденсаторов MLCC составляет 1 нГ.

Рис. 8 Смоделированные профили импеданса трех разных и трех одинаковых MLCC-конденсаторов.

Три одинаковых по величине конденсатора могут обеспечить более низкий импеданс по всему спектру, чем три конденсатора разной величины (и без параллельных резонансных пиков на промежуточных частотах), но это не означает, что такое решение является более надежным.

Последний продукт, возможно, и работает, но вы не имеете представления о том, насколько надежна конструкция и не было ли некоторых невоспроизводимых отказов, вызванных чрезмерными коммутационными помехами при правильной конвергенции паттернов данных, при которых наблюдался незначительно высокий импеданс при параллельном резонансе.

Не стоит думать, что три конденсатора разной величины - это надежная стратегия, или что три конденсатора одинаковой величины - более надежная. Без анализа на уровне системы оба варианта могут быть одинаково приемлемыми, одинаково маргинальными или выходить из строя из-за одних и тех же неисправностей.

Проверка качества

Если вы не собираетесь проводить анализ на системном уровне, запланируйте тщательный план тестирования, чтобы найти слабые звенья в PDN и "проверить качество".

Частью плана тщательного тестирования является разработка дизайна для тестирования в PDN. Чем лучше вы сможете охарактеризовать шум (не только на уровне платы, но и на площадках кристалла), используя, например, высокополосные измерительные линии, тем лучше вы сможете сравнить одну стратегию развязки с другой. На рис. 9 приведен пример измеренных шумов напряжения на шине питания матрицы и на уровне платы при переключении входов/выходов. Шум напряжения на шине 5 В составляет 600 мВ от пика до пика. Шум напряжения на уровне платы составляет всего 75 мВ пик-пик.

Рис. 9 Измеренные шумы напряжения на одной и той же шине питания на матрице, измеренные через линию чувств, и на плате, обе шкалы одинаковые 200 мВ/дел.

Независимо от области применения, снижение индуктивности монтажного контура всегда имеет значение. Именно поэтому развязывающие конденсаторы MLCC всегда должны быть вторыми компонентами, размещаемыми на плате, чтобы их можно было проложить с минимальной индуктивностью монтажа.

Если на выводе указан только один конденсатор, что является обычной практикой для многих слаботочных приложений, то всегда следует использовать наибольшую емкость, допустимую для наименьшего размера корпуса, при допустимом номинальном напряжении. Без анализа на уровне системы это еще не гарантирует надежности изделия, поэтому необходим тщательный план испытаний.

Качество проектирования: Правильная стратегия использования развязывающего конденсатора

Использование трех различных значений развязывающих конденсаторов основано на устаревшем предположении, что конденсаторы малого номинала являются "высокочастотными" конденсаторами. В нашу эпоху MLCC-конденсаторов, когда это предположение неприменимо, что лучше рекомендовать? К сожалению, ответ таков: "Это зависит от ситуации".

Однако существуют некоторые общие рекомендации по проектированию, которые применимы к большинству систем.

Цель любой PDN - обеспечить постоянным напряжением те компоненты, которые в нем нуждаются, при приемлемом для данного приложения уровне шума. Конденсаторы MLCC, используемые для развязки, являются лишь частью хорошей стратегии построения PDN.

Один из основополагающих принципов при проектировании PDN заключается в том, чтобы профиль импеданса, воспринимаемый площадками ИС, был плоским и имел приемлемо низкое значение. Это означает уменьшение пиков параллельного резонанса, как правило, путем добавления большей емкости, уменьшение индуктивности контуров и изменение профиля импеданса либо за счет использования различных значений конденсаторов, либо за счет регулируемого ESR (что уменьшит q-фактор пиков).

Иногда это позволяет увеличить объемную емкость, чтобы уменьшить пик на VRM-объемном конденсаторе. На высокочастотном конце плоский профиль импеданса на уровне платы поможет погасить пик параллельного резонанса между емкостью микросхемы и индуктивностью выводов корпуса.

Выбор значений конденсаторов требует анализа на уровне системы, включая VRM на одном конце и потребляющие элементы на другом. Несмотря на то, что при проектировании всех элементов монтажа необходимо максимально снизить индуктивность контура конденсаторов, всегда полезно использовать 3D-симуляторы и средства моделирования на основе измерений для разработки точных моделей элементов PDN, чтобы смоделировать всю систему. Точная модель VRM, емкость каждой шины и индуктивность выводов корпуса являются частью общего анализа для разработки надежной конструкции.

При наличии значительной развязки на корпусе более важными становятся низкочастотные свойства объемных и MLCC-конденсаторов. Когда доминируют емкость и индуктивность выводов корпуса, создавая большую гору Бандини из-за их параллельного резонанса, важно демпфирование за счет плоского профиля импеданса, создаваемого MLCC-конденсаторами на уровне платы.

К сожалению, никакая комбинация из трех значений конденсаторов, кроме использования конденсаторов с контролируемым ESR, не обеспечит демпфирования на уровне платы для горы Бандини.

Это лишь поверхностный взгляд на некоторые движущие силы проектирования, которые действительно лежат в основе оптимизированной и экономически эффективной стратегии развязки. Первый шаг - это определение проблемы. Второй шаг - выявление первопричины проблемы, а третий - определение общей стратегии проектирования PDN, обеспечивающей приемлемый уровень шума, частью которой является оптимизированная стратегия развязки.

При разнице в целевом импедансе систем более чем на шесть порядков - от более 10 Ом во многих IoT-приложениях до менее 10 мкОм в крупных продуктах на базе сетевых процессоров - существует не одна экономически эффективная стратегия, а множество.

Но это уже история для другой главы.

Резюме

Причиной использования трех различных значений емкости конденсаторов является применение конденсаторов со сквозными отверстиями и выводами. Конденсаторы с меньшим значением емкости обычно имеют более низкую ESL и более низкий импеданс на высоких частотах. При использовании конденсаторов со сквозными отверстиями применение трех различных значений емкости дает преимущество в производительности.

Но для конденсаторов MLCC, используемых уже более 20 лет, эти старые, унаследованные от прошлого рекомендации по проектированию больше не применимы.

Когда для развязки указывается всего один или три конденсатора, это, скорее всего, связано с тем, что анализ конструкции не проводился. Вместо этого в следующем проекте рекомендуется использовать то, что сработало в предыдущем. Конструкция работает, несмотря на использование трех разных значений, и есть вероятность, что она будет работать так же хорошо, если все три конденсатора будут иметь одинаковое значение. В этом случае устойчивость конструкции "проверяется", а не "проектируется".

Лучший подход - всегда проводить собственный анализ, включая анализ остальной системы распределения питания и, если есть возможность, точные модели всех компонентов, как они устанавливаются в систему.

Если в вашем проекте указаны три различных значения конденсаторов, то, возможно, вы следуете унаследованным рекомендациям по проектированию, которые сохраняются уже более 20 лет. Возможно, настало время пересмотреть эти рекомендации для следующего проекта и провести собственный анализ.n

Комментарии экспертов:

30 лет назад я использовал три разных значения конденсатора параллельно в сквозных конструкциях, и сегодня, в марте 2020 года, я по-прежнему использую три параллельных значения конденсатора в SMD-конструкциях.

Например, используя параллельно три конденсатора SMD 0805 (33пФ, 100пФ, 10 мкФ), я покрываю диапазон частот от 20 кГц до 1,5 ГГц с импедансом менее 1 Ом.

Если говорить о дешевизне удаления развязывающих конденсаторов из схемы, то мне вспоминается забавная ситуация, которая произошла со мной лет 20 назад, когда я работал на одного из крупнейших в то время производителей мобильных телефонов. У вице-президента компании (технаря) возникла идея удалить 25% существующих развязывающих конденсаторов из нового прототипа мобильного телефона (для снижения себестоимости). После того как это было сделано, выяснилось, что телефон по-прежнему работоспособен и даже смог совершить успешный звонок. Наибольшая проблема возникла при проведении тестов Design Validation и Certification на соответствие требованиям ETSI и FCC. Он прошел только 25% тестов. Остальные 75% оказались неудачными.

В мире инженеров по обеспечению целостности питания широко распространена чума:

"Я добавил эту функцию "ля-ля-ля" в эту конструкцию, потому что у нас была эта функция "ля-ля-ля" в старых конструкциях, и они работали".

Самое приятное, что если их расспросить поподробнее об их плохой функции, то они отвечают предсказуемым образом: "...но она работала в наших прошлых разработках, поэтому она должна быть правильной и должна быть повторена в этой разработке". Играйте безопасно; не пытайтесь быть слишком умными и пытаться изменить то, что работало в прошлом!".

Прочитав эту статью, мы можем узнать, что никакая комбинация из всего трех значений конденсаторов не обеспечит демпфирования на уровне платы для Bandini Mountain, но мы это знали уже 20 лет. К сожалению, мы можем прочитать только о том, что на высокочастотном конце уровень платы поможет погасить пик параллельного резонанса Bandini Mountain, но решение, как это реализовать, не приводится. А ведь именно эту проблему необходимо решать. Пример компоновки как возможное решение был бы очень кстати.

ЭМС начинается со схемы, но конденсаторы на рис. 7, связанные с VDDCORE, размещены в неправильной последовательности. Конденсатор 0,1 мкФ должен быть размещен как можно ближе к VDDCORE.

Эрик,

как вы знаете, развязка вне кристалла не является святым Граалем как таковым, но должна дополнять усилия по развязке на кристалле или в корпусе. Все должно быть свободным от резонанса; это патент Брюса Арчамбо и мой (оба по-разному). Поскольку с годами емкости на кристалле увеличились (от 10 до тысяч нФ), чтобы обеспечить тактовые частоты более 24 МГц, и мгновенный заряд должен быть там, на кристалле, вовремя, использование множества маленьких внекристальных емкостей является основной причиной многих сбоев ЭМС (противоположно опыту Яна), поскольку эти маленькие колпачки проводят ВЧ-токи от кристалла через корпус к печатной плате, на которой эти колпачки установлены.

И последнее, но не менее важное, многие электролитические колпачки демонстрируют снижение емкости с ростом частоты, т.е. низкий и ПЛОСКИЙ импеданс в течение нескольких десятилетий в частотной области.

Кашиф,

Это зависит от системы.

В общем случае для анализа системы распределения питания необходимо выполнить три действия:

1) создать модель источника питания, включающую генерируемый спектр и выходной импеданс

2) создать модель схемы, включающую импеданс и перекрестные наводки между другими сигналами

3) объединить все это с моделью нагрузки.

Существует множество инструментов, которые можно использовать, для пункта 1 есть SIMPLIS, который является очень быстрым симулятором для импульсных преобразователей.

Пункт 3 можно выполнить с помощью Keysight PIPRO или RFPRO для извлечения паразитных элементов печатной платы.

Окончательное моделирование может быть выполнено с помощью вашего любимого инструмента, используя модели ИС от производителя.

При моделировании системы необходимо объединить несколько моделей различных типов, таких как HDL, PWL, S-Parameter, IBIS и Spice.

Физическая верификация всегда обязательна. Средства моделирования могут лишь сократить, но не исключить прототипирование.

Меня потянуло перечитать эту статью после того, как я спроектировал свой первый PDN с "плоским(и)" импедансом (6 мОм, 100 кГц - 10 МГц, температура от 25 до 85 С). Опыт, который я получил, применяя изученные принципы проектирования PDN, позволил мне взглянуть на проектирование PDN через новую призму. Я еще больше оценил опыт трех авторов и то, что они нашли время в своей жизни, чтобы поделиться своими знаниями. Спасибо!

Я думаю о том, хорошо ли, если бы люди всегда писали "почему" (!?!??!?), что лежит в основе их руководств, стандартов или проектных работ. Я вижу в этом двойную пользу: (1) это заставляет разработчика/автора объяснять свою логику, и (2) это позволяет будущим читателям заново оценить, имеет ли еще смысл то, на чем основаны рекомендации, стандарты или проектные работы. Мне кажется, что документирование причин повысит качество проектирования. Я делаю это для только что разработанной мной ПДн, чтобы другие могли понять ее и оценить, имеет ли она смысл в других условиях (или изучить методологию и применить ее в своих условиях). Мне интересно узнать, что думают другие о том, хорошо ли документировать "почему" или, возможно, плохо.

И наконец, если кто-то из читающих эту статью захочет написать статью о проектировании для тестирования и характеризации PDN, я с удовольствием ее прочту!

Еще раз спасибо авторам за то, что нашли время поделиться своими соображениями!

На главную

ЦАП AK4490 для Rapsberry Pi 3/4/5
4999 ₽ Показать товар
Релейный регулятор громкости "Никитина"
4999 ₽ Показать товар
AudioBerry Hat — Плата расширения для Raspberry Pi + SpDif/Toslink + блок питания
3999 ₽ Показать товар
AudioBerry One — медиа плеер для SQ аудио системы в автомобиле
14999 ₽ Показать товар
DSP1 — 8-ми цифровой звуковой процессор
48000 ₽ Показать товар
WRux - Проводной пульт для плеера AudioBerry / процессора DSP-1
7999 ₽ Показать товар
Содержание

Комментарии к статье

Написать ответ...

Цитата
Комментировать