电源完整性（PI）理论基础

随着  PCB  设计复杂度的逐步提高，对于信号完整性的分析除了反射，串扰以及  EMI  之  外，  稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。  尤其当开关器件数目不断增  加，核心电压不断减小的时候，电源的波动往往会给系统带来致命的影响，于是人们提出了  新的名词：电源完整性，简称  PI(power  integrity)。其实，PI  和  SI  是紧密联系在一起的，只  是以往的  EDA  仿真工具在进行信号完整性分析时，一般都是简单地假设电源绝对处于稳定  状态，但随着系统设计对仿真精度的要求不断提高，这种假设显然是越来越不能被接受的，  于是  PI  的研究分析也应运而生。从广义上说，PI  是属于  SI  研究范畴之内的，而新一代的信  号完整性仿真必须建立在可靠的电源完整性基础之上。  虽然电源完整性主要是讨论电源供给  的稳定性问题，  但由于地在实际系统中总是和电源密不可分，  通常把如何减少地平面的噪声  也作为电源完整性中的一部分进行讨论。一．电源噪声的起因及危害造成电源不稳定的根源主要在于两个方面：  一是器件高速开关状态下，  瞬态的交变电流  过大；二是电流回路上存在的电感。从表现形式上来看又可以分为三类：同步开关噪声  （SSN）  ，有时被称为Δi  噪声，地弹（Ground  bounce）现象也可归于此类（图  1-a）  ；非理  想电源阻抗影响（图  1-b）  ；谐振及边缘效应（图  1-c）  。2002-8-261www.pcbtech.net仅供中国  PCB  技术网转载对于一个理想的电源来说，其阻抗为零，在平面任何一点的电位都是保持恒定的（等于  系统供给电压）  ，然而实际的情况并不如此，而是存在很大的噪声干扰，甚至有可能影响系  统的正常工作，见图  2：……