實(shí)驗(yàn)名稱：基于PDN的交流阻抗測(cè)試

　　研究方向：從1959年羅伯特諾伊斯與杰克基爾比共同發(fā)明了集成電路，到現(xiàn)在集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)歷了50多年，目前正朝著高速度、高密度、低功耗的趨勢(shì)快速發(fā)展。集成電路作為現(xiàn)代電了信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，已經(jīng)深入到人們?cè)怀Ｉ町?dāng)中的方方面面，并將持續(xù)深入的改變?nèi)藗兊纳睢Ｗ詮?965年英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登摩爾提出了摩爾定律：集成電路上所容納的晶體管數(shù)目每，隔18個(gè)月便會(huì)翻一番，性能也會(huì)增加一倍，它深刻的揭示了集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，直到如今，為了在更小的面積上集成更多的晶體管，半導(dǎo)體工藝的特征尺寸仍在不斷降低。

　　電源完整性是指系統(tǒng)穩(wěn)壓電源在經(jīng)過(guò)電源傳輸系統(tǒng)后在指定器件端口相對(duì)該器件對(duì)工作電源要求的符合程度。電源分配網(wǎng)絡(luò)是高速數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),直接影響系統(tǒng)的信號(hào)完整性和電磁干擾等問題。

　　電源分配網(wǎng)絡(luò)包括電壓調(diào)整模塊、PCB電源地平面、板級(jí)退耦電容、封裝分配網(wǎng)絡(luò)和片上電容。電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與電源完整性分析是高速電路系統(tǒng)中技術(shù)最復(fù)雜、最不成熟、意見最不統(tǒng)一的地方。隨著電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不斷提高,傳統(tǒng)的依靠工程師經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,經(jīng)典的目標(biāo)阻抗的定義在高頻部分也不再符合實(shí)際。在工程應(yīng)用領(lǐng)域,電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨很多難題。

　　SI問題的產(chǎn)生很多都是因?yàn)镻DN沒有設(shè)計(jì)好,因?yàn)樾酒忻總€(gè)器件都直接或間接的連接到PDN上,電源質(zhì)量直接的影響信號(hào)質(zhì)量。當(dāng)前越來(lái)越多的人倡導(dǎo)SI、PI的協(xié)同設(shè)計(jì),即在做SI設(shè)計(jì)分析時(shí),不再把電源和地平面認(rèn)為理想情況,把實(shí)際的PDN設(shè)計(jì)情形考慮進(jìn)去。典型的PDN如下四部分網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：系統(tǒng)外配電網(wǎng)絡(luò)，電源分配網(wǎng)絡(luò)，封裝電源分配網(wǎng)絡(luò)，芯片內(nèi)電源分配網(wǎng)絡(luò)，PDN各元件有各自的工作頻率以及分別表現(xiàn)出容性或感性,它們的工作頻率連接起來(lái),在整個(gè)關(guān)心頻段內(nèi)共同保證了PDN阻抗低于目標(biāo)阻抗。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>測(cè)試PDN交流阻抗

　　測(cè)試設(shè)備：示波器、信號(hào)發(fā)生器、ATS-M1010C寬帶互感器驅(qū)動(dòng)電流源等。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：PDN的交流阻抗受到多種因素的影響，包括電阻、電感和電容等元件的性能參數(shù)，這些參數(shù)會(huì)直接影響交流阻抗的大小，PDN中各元件之間的連接方式，不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致不同的交流阻抗，交流信號(hào)的頻率是影響交流阻抗的重要因素，隨著頻率的變化，交流阻抗會(huì)呈現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)。由于在高頻應(yīng)用中，PDN的交流阻抗可能會(huì)相對(duì)較低，以確保信號(hào)在傳輸過(guò)程中的完整性和穩(wěn)定性，實(shí)測(cè)過(guò)程中由于毫歐級(jí)別的阻抗太小，就需要高帶寬高精度的大電流設(shè)備，ATS-M1010C最大輸出電流可達(dá)10Arms，最大帶寬可到10MHz。使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過(guò)ATS-M1010C寬帶互感器驅(qū)動(dòng)電流源放大輸出至PCB電路板同時(shí)用電壓探頭連接示波器觀察電路板兩端電壓，ATS-M1010C寬帶互感器驅(qū)動(dòng)電流源配備有電流監(jiān)測(cè)口，可直接連接示波器觀察回路中電流大小，根據(jù)電壓和電流就可以計(jì)算出來(lái)各個(gè)頻率下的PCB電路板的PDN交流阻抗。實(shí)驗(yàn)框圖如圖1-1。

　　圖1-1：PDN交流阻抗測(cè)試原理框圖

　　ATS-M1010C寬帶互感器驅(qū)動(dòng)電流源介紹：

　　頻率：DC-10MHz

　　電流：10Arms@1MHz

　　電流監(jiān)測(cè)：0.625V/A

　　靈敏度：0.072V/A

　　輸入電阻：50Ω

　　應(yīng)用：電流傳感器測(cè)試、霍爾電流傳感器測(cè)試、響應(yīng)時(shí)間測(cè)試、頻響測(cè)試、電池?zé)峁芾怼㈦姵丶訜?/strong>

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