1. 什么是PDN？

電源分配網(wǎng)絡(luò)（Power Distribution Network, PDN）是指從電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）到芯片晶體管之間的完整電能傳輸路徑，包含PCB電源平面、電容、電感、過孔、封裝引線等元件。電源分配網(wǎng)絡(luò)為晶體管提供狀態(tài)切換所需的電壓與電流。

2. 為何PDN會產(chǎn)生噪聲？如何產(chǎn)生？

PDN噪聲主要由以下機制引起：

• 寄生參數(shù)效應(yīng)：導(dǎo)線電阻（R）和電感（L）導(dǎo)致直流壓降（IR Drop）和瞬態(tài)電壓波動（ΔI噪聲）
• 瞬態(tài)電流需求：晶體管開關(guān)狀態(tài)變化時瞬間汲取大電流，通過PDN寄生電感引發(fā)電壓波動（V=L⋅di/dtV=L⋅di/dt）
• 電容充放電：去耦電容的充放電響應(yīng)延遲可能無法完全抑制高頻噪聲

3.為何電源噪聲也稱為感性噪聲、SSN噪聲？

• 感性噪聲：強調(diào)噪聲源于PDN中寄生電感（V=L⋅di/dtV=L⋅di/dt）的電壓突變
• SSN噪聲（同步開關(guān)噪聲）：當(dāng)多個晶體管同時切換狀態(tài)時，瞬態(tài)電流疊加導(dǎo)致更嚴(yán)重的感性噪聲，常見于總線接口或并行數(shù)據(jù)處理電路

4. 感性噪聲的關(guān)鍵參數(shù)有哪些？

• 寄生電感（L）：回路電感、封裝電感、焊盤電感等
• 電流變化率（di/dt）：晶體管開關(guān)速度越快，di/dt越大
• 噪聲頻率范圍：由電流頻譜和PDN阻抗特性共同決定

5. 什么是目標(biāo)阻抗？為何需要它？

• 目標(biāo)阻抗（Target Impedance）：為保持電源電壓波動在允許范圍內(nèi)，PDN在特定頻率范圍內(nèi)需達到的最大阻抗值（Ztarget=ΔV/ΔI）
• 必要性：若實際PDN阻抗高于目標(biāo)阻抗，瞬態(tài)電流將引起過大電壓波動，導(dǎo)致電路時序錯誤或可靠性下降

6. 如何仿真并確保PDN滿足目標(biāo)阻抗？

仿真方法：

• 頻域仿真：使用ANSYS SIwave、Cadence PowerSI等工具提取PDN阻抗曲線（Z參數(shù)）
• 時域仿真：通過SPICE或ADS驗證瞬態(tài)電壓響應(yīng)

設(shè)計保障：

• 分層放置去耦電容（ bulk電容、陶瓷電容、高頻電容）覆蓋全頻段
• 優(yōu)化電源平面結(jié)構(gòu)減少寄生電感
• 使用仿真工具迭代調(diào)整電容數(shù)量、位置和值

整理自臺大吳瑞北教授的課件