電源系統(tǒng)（PDS）的分析和設(shè)計(jì)在高速電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是在計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、通信、網(wǎng)絡(luò)和消費(fèi)類 PCB 行業(yè)中變得越來(lái)越重要。 隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)一步縮小，集成電路的電源電壓將繼續(xù)降低。 隨著越來(lái)越多的廠商從130nm工藝轉(zhuǎn)向90nm工藝，可以預(yù)見(jiàn)電源電壓將下降到1.2V甚至更低，同時(shí)電流也會(huì)大幅增加。 從直流IR壓降到交流動(dòng)態(tài)電壓波動(dòng)控制，允許的噪聲范圍越來(lái)越小，這給電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

電源電路板設(shè)計(jì)

在交流分析中，電源與地之間的輸入阻抗是衡量電源系統(tǒng)特性的重要量度。 該觀察結(jié)果的確定成為 DC 分析中 IR 壓降的計(jì)算。 無(wú)論是分析DC還是AC，影響電源系統(tǒng)特性的因素有：PCB的分層、電源板平面的形狀、元器件的布局、過(guò)孔和管腳的分布等等。

電源和地之間的輸入阻抗的概念可以應(yīng)用到上述因素的仿真和分析中。 例如，電源地輸入阻抗的一個(gè)非常廣泛的應(yīng)用是評(píng)估板載耦合電容器的放置。 由于在板上放置了一定數(shù)量的去耦電容，可以抑制電路板特有的諧振，從而減少噪聲的產(chǎn)生，同時(shí)也降低了電路板的邊緣輻射，緩解了電磁兼容問(wèn)題。 為了提高供電系統(tǒng)的可靠性和降低退化系統(tǒng)的制造成本，系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)工程師必須經(jīng)?？紤]如何經(jīng)濟(jì)有效地選擇帶有去耦電容的系統(tǒng)PCB布局。

高速電路系統(tǒng)中的電源系統(tǒng)一般可分為三個(gè)物理子系統(tǒng)：芯片、集成電路封裝結(jié)構(gòu)和PCB。 芯片上的電網(wǎng)是由幾層金屬層交替放置而成。 每層金屬由X或Y方向金屬條的電源網(wǎng)格或地網(wǎng)格組成。 通孔連接不同層的金屬條。

對(duì)于一些高性能芯片，內(nèi)核和IO的供電都集成了很多去耦單元。 集成電路封裝結(jié)構(gòu)就像一個(gè)縮小的電源或地平面，有幾層復(fù)雜的形狀。 在封裝結(jié)構(gòu)的上表面，通常會(huì)預(yù)留去耦電容的安裝位置。 PCB通常包含大面積的連續(xù)電源和地平面，以及一些大小不一的分立去耦電容元件，以及電源整流模塊（VRM）。 鍵合線、C4 凸塊和焊球?qū)⑿酒?、封裝和 PCB 連接在一起。 整個(gè)供電系統(tǒng)應(yīng)保證為集成pcb器件提供正常范圍內(nèi)的穩(wěn)定電壓。 然而，電源系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)電流和寄生高頻效應(yīng)總是會(huì)引入電壓噪聲。