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上一篇文章里已經大概介紹了一下，由于CMOS直流穩壓電源電路的直流穩壓電源電流會隨著時間變化而變化，而直流穩壓電源分布網絡又對不同頻率的直流穩壓電源電流信號表現出不同的阻抗，這些變化的直流穩壓電源電流和變化的阻抗最終形成了直流穩壓電源噪聲。所以這一節我們就詳細分解一下直流穩壓電源分布網絡，看看直流穩壓電源分布網絡都有哪些部分。通常情況下，一個系統級的直流穩壓電源分布網絡主要包含四個部分： 直流穩壓電源電壓調節器（也就是我們通常說的直流穩壓電源變換直流穩壓電源電路），PCB，封裝以及硅片，如下圖所示：

     每次當芯片上的直流穩壓電源電路有翻轉動作，就會產生一個瞬變的動態直流穩壓電源電流需求，而外部的供電系統就通過這個直流穩壓電源分布網絡來給芯片上的直流穩壓電源電路來提供芯片所需要的直流穩壓電源電流。事實上直流穩壓電源分布網絡中的各個組件并不是0阻抗的。阻抗就會在有瞬間直流穩壓電源電流時，形成直流穩壓電源電壓的波動（直流穩壓電源電壓噪聲），因此我們可以通過等效的集總RLC直流穩壓電源電路來反映PDN網絡中的各組件的阻抗情況，如下圖所示。

直流穩壓電源電壓轉換器

對于一階分析，我們可以使用一個電阻串聯一個電感來作為直流穩壓電源電壓轉換器Voltage Regulator Module (VRM)的模型。如圖\ref{ref_VRM_model}所示，等效直流穩壓電源電路及仿真的頻率響應。

從低頻到最高50 KHz， VRM為低阻狀態，能夠滿足芯片瞬態的直流穩壓電源電流需求。但是在更高的頻率，VRM的阻抗以感抗為主導，導致直流穩壓電源不能滿足稍高頻瞬態的直流穩壓電源電流需求。通常可以從VRM的廠商處得到VRM的等效串聯電阻和等效串聯電感。

直流穩壓電源去耦電容

    去耦電容是我們進行PDN設計的一個重要工具，我們有必要了解一下電容。首先，我們來看一個電容的阻抗曲線。對于任何一個實際的電容，都有一些串聯寄生電阻和串聯寄生電感。如果我們進行適當的簡化，忽略并行的直流和交流漏直流穩壓電源電流，我們可以得到一個串聯的C-R-L等效直流穩壓電源電路，如下圖a所示。我們可以通過下面的公式求得阻抗：

如下圖b我們繪制出電容阻抗的幅度曲線和相位曲線。

    可以看到這個電容的串行諧振頻率為356 khz，在串行諧振頻率以下，阻抗主要體現為容抗，阻抗幅度隨著頻率增高而降低。在串行諧振頻率上，容抗與感抗相互抵消，相位時0，阻抗幅度為R。在串行諧振頻率以上，感抗占主導位置，隨著頻率增高，阻抗增大。

   電容的等效串聯電感和生產工藝和封裝尺寸有關，同一個廠家的同種封裝尺寸的電容，其等效串聯電感基本相同。通常小封裝的電容等效串聯電感更低，寬體封裝的電容比窄體封裝的電容有更低的等效串聯電感。

   所以板上的BULK電容通常是一些容量比較大的電容，通常是坦電容或電解電容。這類電容有很低的ESL，但是ESR很高，因此Q值很低，具有很寬的有效頻率范圍，非常適合板級直流穩壓電源濾波。

    而PCB上的去耦電容通常選擇陶瓷電容，陶瓷電容一般具有比較小的封裝。作為去耦電容，封裝越小，寄生電感越小，當然去耦效果越好。