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正文摘录:

朱磊等：DD8§旦堡垒坚鳖型鱼坚鱼遭塞鏊壁盟窒电压调节模块将一个直流电平转换成另一个直流电平。其利用一个参考电压和反馈环来探测负载处的电压，并相应调节电流大小。图1为电压调节模块的框图。图1电压调节模块框图去耦电容分为电解电容(electrolyticcapacitor)和瓷片电容(ceramiccapacitor)。电解电容主要在kHz频率范围内起作用，而瓷片电容则在较高的MHz频率范围起作用。其等效电路是典型RLC串联电路。电源／地平面可近似为一个电感和有效串联电阻很小的电容。当频率很高时，电源／地平面能减少射频能量，并使系统阻抗满足要求。3.2单节点仿真在本控制电路中，输入电压为3.3V，采用Linear公司的LTl764A一2.5芯片作为3.3～2.5V电压调节模块，根据Datasheet，DeltaCurrent为3.1A。DDRSDRAM芯片的电压VDD和VDDQ的范围是+2.5V±0.2V，因此RippleTolerance为0.2／2.5—8％，为更安全，我们取4％。故系统的目标阻抗为32.2581mQ。根据芯片Datasheet推荐和经验，采用100pF的电解电容和0.1弘F，0.01弘F的瓷片电容，但用多少个电容既能满足系统要求，又能使系统的复杂度和成本最低呢?单节点仿真就能很好地解决这个问题。在单节点仿真中，SQPI连接工作表中所有的去耦电容和电压调节模块，而不管他们是否布好，并用1A的交流电流源并联之，等效电路见图2。图2单节点仿真等效电路单节点仿真模型考虑了分布电容，电感和一些电路损耗。为便于理解，假设所有电容和电感都相等，因此，系统阻抗可由如下公式决定：ZbⅢj(寺一NcoCll)幻…(寺一NcoCll)令上式等于o，有^。。。一_—l_亍，在此频率下，系统在z7【√L100自身电容与自身电感和路径电感的作用下发生谐振，阻抗最小。随着频率的增高，电路由容性变成感性，直至无穷。r——————：；一此时有^。d。一_厂s…。^1+暑二L，系统在自身电容与去耦电容的串联电感作用下发生谐振。该频率随着去耦电容的增加而增高，在此频率下，电流不能流经电源／地平面，去耦电容不但无效，还会对电路造成损害。r——————；—一当频率，^一，s。。。.1+爵￥1一时，系统阻抗与不加去耦电容时相等，超过此频率，系统阻抗逐渐增高。由于电容不同，式(1)有多零点和极点。下面分析DDRSDRAM控制电路仿真结果。首先，电源和地平面之间并联一个100pF的电解电容，仿真结果如图3所示。图3并联100／*F电解电容仿真结果观察图中波形可知，只有VRM和电源／地平面，没有去耦电容时，系统在43.534MHz时呈现为最高阻抗19.055n，左边的正走向阻抗是由于VRM的电感性质导致的，而右边的负走向阻抗是由于电源／地平面之间的容性阻抗引起的。并联一个100弘F的电解电容后，系统最高阻抗降为6.01Q，并右移至169.31MHz。DDR电路的最高频率为266MHz，在这个频率范围内系统阻抗高于目标阻抗，不满足要求，因此再各添加一个0.1矿和0.01弘F的瓷片电容，仿真结果如图4所示。当系统取2个100txF，90个0.1肚F和83个0.01肛F的电容时，系统阻抗能很好地满足目标阻抗要求，仿真结果如图5所示。3.3多节点仿真单节点仿真可以确定去耦电容的数量，但电源系统的阻抗不仅取决于去耦电容的数量，还取决于电容的分布位置。多节点仿真通过将电源平面分隔成用户定义的网格尺寸，并将VRM、噪声源以及去耦电容连在网格中合适的节点，通过确定每个节点附近的阻抗来进行更精确仿真。