ZHCABY8H November   2022  – October 2025 AM5706 , AM5708 , AM5716 , AM5718 , AM5726 , AM5728 , AM5729 , AM5746 , AM5748 , AM5749 , AM620-Q1 , AM623 , AM625 , AM625-Q1 , AM625SIP , AM62L , AM62P , AM62P-Q1 , AM6411 , AM6412 , AM6421 , AM6422 , AM6441 , AM6442 , AM6526 , AM6528 , AM6546 , AM6548

 

  1.   1
  2.   Sitara 处理器配电网络：实施与分析
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 本文档中使用的首字母缩写词
  5. 2PCB 堆叠指南
  6. 3PDN 的物理布局优化
  7. 4静态 PDN 分析（IR 压降优化）
  8. 5PCB PDN 动态分析
    1. 5.1 选择去耦电容器以满足 ZTARGET
  9. 6PDN 检查清单
  10. 7实现示例和 PDN 目标
    1. 7.1  AM570x
    2. 7.2  AM571x
    3. 7.3  AM572x
    4. 7.4  AM574x
    5. 7.5  AM65xx/DRA80xM
    6. 7.6  AM62xx
    7. 7.7  AM64xx
    8. 7.8  AM62Ax
    9. 7.9  AM62Px
    10. 7.10 AM62Lx
  11. 8修订历史记录

5 PCB PDN 动态分析

图 5-1 展示了 PDN 的典型元素，其中包括使用薄氧化物去耦电容器的芯片级配电。采用平面和中频去耦电容器的封装级配电；采用平面、低频陶瓷和大容量去耦电容器以及电压稳压器模块 (VRM) 的板级（例如 PCB）配电。

典型配电网络 (PDN) 的元件图 5-1 典型配电网络 (PDN) 的元件

图 5-2 展示了这些元件所涵盖的频率范围。由于主要关注点是优化 PCB PDN 以实现高性能，因此该方法是围绕 PCB 设计人员在设计阶段早期可以控制并可能影响的领域制定的。

PCB 元件的去耦频率范围图 5-2 PCB 元件的去耦频率范围

VRM/PMIC/SMPS（简称为稳压器器件）是 PDN 的第一个主要元件。它会观察其输出电压并调节所提供的电流大小，以保持电压恒定。大多数常见的稳压器以毫秒到微秒级进行此调整。它们可有效地维持从直流到几千赫兹的所有频率事件的输出电压（取决于稳压器动态响应时间）。对于以高于该范围的频率发生的所有瞬态事件，在稳压器响应新的需求水平之前存在延时时间。在此延时时间内，电源轨会出现压降。供电网络具有与从稳压器模块到处理器的路径相关联的阻抗 (ZPDN)。给定电源轨上的噪声幅度（电压纹波）与阻抗 (ZPDN) 及与该电源轨相关的瞬态电流 (ITRANSIENT) 消耗成正比。

根据欧姆定律，

方程式 2.

通常，瞬态电流取决于特定应用，由特定的开关场景决定。作为电路板设计人员，您可以通过降低电感或更大程度地提高电容来减小 ZPDN，从而更大限度地减小电压纹波。为了确保电压纹波噪声符合处理器的规格，ZPDN 必须设计为符合特定的阻抗，即目标阻抗 (ZTARGET)。使用频域目标阻抗方法 (FDTIM) 描述供电系统的行为已被广泛接受。

FDTIM 的关键概念是确定所考虑电源轨的目标阻抗 ZTARGET（请参阅方程式 3）。为了确保供电系统可靠运行，在从直流到 FMAX 的频率下，其阻抗频谱需要保持在目标值以下（请参阅图 5-2）。FMAX 是频率上的一个点，在这个点之后，由于寄生平面扩散电感和封装电感占据主导地位，添加一个合理数量的去耦电容器不会使电源轨阻抗 |ZEFF| 低于目标阻抗 (ZTARGET)。

方程式 3.