随着电子技术的飞速发展,电子元器件正朝着微型化、高集成度、多功能化、高功率密度的方向发展。后摩尔时代,集成电子器件的规模越来越大,一个芯片核中集成几十亿只晶体管,由此带来芯片的时钟频率不断提高,供电电压在不断降低,相应的功率和电流量级显著提高。供电电路的品质或者说电源完整性的测试与验证,正愈来愈成为影响设计成败的关键因素。本文将结合仿真分析的方法,介绍一种电源完整性的测试方法。
1 电源完整性测试的现状
电源完整性是指电源供给的准确性和稳定性。实际的电路设计中,由于晶体管的开关以及实际互连线的特性等原因导致电源在一定范围内波动。当实际供电值高于波动上限时,就会引起芯片工作的可靠性问题;当实际供电值低于下限时会导致芯片的工作性能降低甚至不能工作;当电压波动幅度较大时,可能会直接影响相关电路的信号质量。基于上述这些问题,随着单板高速高密度的发展,电源完整性已经成为制约设计的一个重要因素。在硬件设计和调测过程中,必须首先保证电源电路高质量工作。高速电路的设计复杂性使得电源完整性的测试工作也变得很困难。电路中电源的可测试点繁多,对于只有几十毫伏的电源波动,不同的工程师也往往会得到不同的结果。因此如何采用正确的测试方法对电源完整性进行测试分析成为设计保证的前提。
2 电源完整性测试方法分析
2.1 电源测试的主要参数
PCB板上实现的电源网络结构比较复杂,其中包括供电芯片、负载芯片、滤波电容、互连走线以及各部分的寄生参数等,电源网络的等效电路图如图1所示。