电源分配网路（三）

1.未加去耦电容器的电源分配网络
由于片上电容和稳压模块附带有大容量去耦电容器，无论板级电源分配网络如何设计电路板都能可靠工作。这也是有时将去耦电容器从电路板上移走后，电路板仍能正常工作的原因。
为了更有把握的将电源分配网络设计好，板级设计师需要知道封装模型，片上电容及芯片电流频谱。缺乏这些信息时，就不得不设计板级去耦电路。

2.有两个最常用的板级设计假设：第一，封装引脚电感会把板级阻抗开始有效起作用的频率限制在100MHz以下。第二，消耗电流和目标，阻抗可以由芯片最坏情况下的功率消耗加以估计。
当目标阻抗大于或等于1Ω时，板级设计和去耦电容器就起不到太大作用了。

3.理想电容器的阻抗随着频率的升高而呈反比下降：

4.一个实际的0603电容器在不同频率下的实测阻抗，虽然起初看似一个理想的电容器，但与理想电容器不同，实际电容器的阻抗会先到达一个最低值，然后阻抗值开始增加。

一个实际电容器在甚高频率可以用一个简单地RLC电路模型加以近似。一个理想的RLC电路的仿真阻抗可以与实测的性能很好的吻合。
在低频时，RLC电路的阻抗取决于理想电容，在高频时则取决于理想电感。而理想电阻则决定了RLC的最低阻抗。

5.RLC电路阻抗最低的频率称为自谐振频率（SRF）

高于自谐振频率时，电感决定了模型的阻抗，减小高频阻抗等同于减少电感。在选择电容器和调整电路板上的装连位置时，这就是最重要的工程依据。

6.电阻就是构造电容器的金属化平面串联电阻，电阻的取值则取决于构成电容器的层数，内部平面面积、平面间距及介电常数。

7.电感通常称为等效串联电感（ESL），它的值与电容器如何装连到电路板上的情况有较大关系，或称其值反映了装连结构的情况，而不是电容器本身。

8.与电容器本身及其到封装路径有关的等效串联电感值，可以划分为以下4个区段：
（1）表面走线与平面腔顶层的回路电感；
（2）从电容器焊盘到腔平面几个过孔的回路电感；
（3）从电容器过孔到球栅阵列过孔之间的扩散电感；
（4）从封装下的平面腔到封装引脚或焊球的回路电感。

9.目前只能对如下少数几何结构的回路电感进行近似求解：
（1）任何均匀的传输线；
（2）双圆杆的特殊情况；
（3）一对一较长的中间有薄介质的宽导线；
（4）上下平面边缘与边缘连接的特殊情况；
（5）从中心过孔到外圆环之间的扩散电感；
（6）平面上两个过孔接触之间的扩散电感。
假设信号和返回路径在远端短路，任何均匀传输线的回路电感都可以由以下式给出：

10.这个简单地关系式表明，对于任何类似均匀传输线的结构，为了尽可能将回路电感设计到最低，必须遵循以下两个重要的设计准则：
（1）设计尽可能低的特性阻抗；
（2）使用尽量短的传输线。

11.在电源/地平面之间采用超薄叠层获得较低的扩散电感，是比采用常规FR4介质材料时性能改善的真正原因，此时即使平面电容值大了一些，由于片上电容比电源/地平面的电容大得多，所以大电容起的作用不大。

12.（1）如果希望尖山从电容器焊盘到过孔之间的走线的回路电感，则有以下3个重要设计调节方案：
①表层到电源/地腔顶平面的高度要短；
②表层走线要宽；
③表层走线要短。
（2）要减少几个过孔之间的电感，有以下三个设计调节方案：
①表层到电源/地腔顶平面的高度要短；
②使用孔径很大的过孔；
③过孔之间尽量接近。
（3）要减少平面的回路扩散电感，有以下三个设计调节方案：
①电源/地腔之间的介质厚度要薄；
②使用孔径很大的过孔，或者与腔有接触的多过孔；
③将电容器尽量靠近被去耦的封装，其效果有限。

13.在大多数典型的事例中，尤其是在平面间距较大的情况下，扩散电感与表面走线电感同等重要，只要精心设计层叠就能实现低于2nH的回路电感。令人惊讶的是，电路板的层叠情况从两个方面对确定电容器等效串联电感起到了很重要的作用。
（1）将腔体部移得更靠近电容器，这将减少电容器及表层的回路电感；
（2）通过使电源/地平面之间的介质厚度更薄，扩散电感也将会减小；
（3）上述设计特征是首要因素，并且与厚度呈线性相关。改变过孔直径或移动电容器使其更靠近球栅阵列，这两个因素是对数相关的。

14.在球栅阵列的正下方添加电容器好，还是在球栅阵列的同一表面层添加电容器好？
仿真电容器的正确位置就是能使回路电感最低的地方，显然，如果电路板总的厚度很薄，那么过孔的回路电感也很低。
如果通过在顶层表面放置电容器，可以获得较低的回路电感，那么这将是首选，但作为一个通用法则，如果可以选择在两个地方放置电容器，那么最好两个地方都用上。特别是在为了低阻抗而需要用到许多电容的场合。
当许多电容器围绕着封装放置时，其电流可能发生重叠并且腔扩散电感将会增加。在球栅阵列正下方放置一些电容器，可以将腔扩散电感的增加量降到最低。

15.电容器组合的电源分配网络阻抗曲线在很大程度上取决于电路板的叠层与电容器装连结构及其在板上位置的具体细节。