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　　實驗名稱：基于PDN的交流阻抗測試

　　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)的基礎和核心，已經(jīng)深入到人們曰常生活當中的方方面面，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個月便會翻一番，性能也會增加一倍，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)過電源傳輸系統(tǒng)后在指定器件端口相對該器件對工作電源要求的符合程度。電源分配網(wǎng)絡是高速數(shù)字電路系統(tǒng)設計的基礎,直接影響系統(tǒng)的信號完整性和電磁干擾等問題。

　　電源分配網(wǎng)絡包括電壓調(diào)整模塊、PCB電源地平面、板級退耦電容、封裝分配網(wǎng)絡和片上電容。電源分配網(wǎng)絡設計與電源完整性分析是高速電路系統(tǒng)中技術最復雜、最不成熟、意見最不統(tǒng)一的地方。隨著電源系統(tǒng)設計要求的不斷提高,傳統(tǒng)的依靠工程師經(jīng)驗設計電路已遠遠不夠,經(jīng)典的目標阻抗的定義在高頻部分也不再符合實際。在工程應用領域,電源系統(tǒng)設計面臨很多難題。

　　SI問題的產(chǎn)生很多都是因為PDN沒有設計好,因為芯片中每個器件都直接或間接的連接到PDN上,電源質(zhì)量直接的影響信號質(zhì)量。當前越來越多的人倡導SI、PI的協(xié)同設計,即在做SI設計分析時,不再把電源和地平面認為理想情況,把實際的PDN設計情形考慮進去。典型的PDN如下四部分網(wǎng)絡構成：系統(tǒng)外配電網(wǎng)絡，電源分配網(wǎng)絡，封裝電源分配網(wǎng)絡，芯片內(nèi)電源分配網(wǎng)絡，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,在整個關心頻段內(nèi)共同保證了PDN阻抗低于目標阻抗。

　　實驗目的：測試PDN交流阻抗

　　測試設備：示波器、信號發(fā)生器、ATS-M1010C寬帶互感器驅動電流源等。

　　實驗過程：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，不同的拓撲結構會導致不同的交流阻抗，交流信號的頻率是影響交流阻抗的重要因素，隨著頻率的變化，交流阻抗會呈現(xiàn)明顯的變化趨勢。由于在高頻應用中，PDN的交流阻抗可能會相對較低，以確保信號在傳輸過程中的完整性和穩(wěn)定性，實測過程中由于毫歐級別的阻抗太小，就需要高帶寬高精度的大電流設備，ATS-M1010C最大輸出電流可達10Arms，最大帶寬可到10MHz。使用信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號經(jīng)過ATS-M1010C寬帶互感器驅動電流源放大輸出至PCB電路板同時用電壓探頭連接示波器觀察電路板兩端電壓，ATS-M1010C寬帶互感器驅動電流源配備有電流監(jiān)測口，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算出來各個頻率下的PCB電路板的PDN交流阻抗。實驗框圖如圖1-1。

　　圖1-1：PDN交流阻抗測試原理框圖

　　ATS-M1010C寬帶互感器驅動電流源介紹：

　　頻率：DC-10MHz

　　電流：10Arms@1MHz

　　電流監(jiān)測：0.625V/A

　　靈敏度：0.072V/A

　　輸入電阻：50Ω

　　應用：電流傳感器測試、霍爾電流傳感器測試、響應時間測試、頻響測試、電池熱管理、電池加熱

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，如想了解更多實驗方案，請持續(xù)關注安泰官網(wǎng)www.wj539.com。Aigtek是國內(nèi)專業(yè)從事測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，一直專注于高壓放大器、電壓放大器、功率放大模塊、高精度電流源等測試儀器產(chǎn)品的研發(fā)與制造。

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