电源完整性07-如何确定PDN网络中的大电容

在下面VRM中,阻抗曲线如图所示,其目标阻抗用黑线标出,目标阻抗为12.5mOhm:

通过阻抗曲线可以看到在2MHz频率以后VRM阻抗高于目标阻抗,如何通过确定并联电容容值的大小将阻抗曲线拉到目标阻抗以下?

首先需要确定电容容值C的大小,在该点电容的容抗等于该点VRM网络的阻抗,该点目标阻抗值又等于VRM的感抗值,那么就能得到下面等式

通过转换可得到公式

那么,目标阻抗的值是已知的12.5mOhm,电感值为VRM网络中的电感值1//1//10=0.90909nH

在网络中加入0.90909nH电感的阻抗曲线:

感抗曲线与谐振点后呈感性的阻抗曲线重合;通过上面的带入感抗0.90909nH和阻抗12.5mOhm可得到电容容值为5.7uF,在网络中加入5.7uF的电容阻抗曲线:

可见5.7uF的电容阻抗曲线刚好与目标阻抗点重合,那么电路中只要并入大于5.7uF的电容即可将阻抗曲线改善到目标阻抗曲线以下,下面将电容模型加入PDN网络中查看曲线:

可见该频点附近的阻抗曲线已经被拉到目标阻抗以下

但由于电容中其他寄生参数的存在,电容具体的容值可以并不用严格按照计算的值来添加,并且需要考虑其他电容寄生参数的影响。

将理想电容C7大小改为4.7uF,阻抗曲线同时也满足目标阻抗的要求,就是因为有其他电容寄生参数存在的原因:

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