一、电源完整性定义
电源完整性是指电源波形的质量，研究的是电源分配网络(PDN)，并从系统供电网络综合考虑，消除或者减弱噪声对电源的影响。 电源完整性的设计目标是把电源噪声控制在运行的范围内，为芯片提供干净稳定的电压，并使它能够维持在一个很小的容差范围内(通常为5%以内)，实时响应负载对电流的快速变化，并能够为其他信号提供低阻抗的回流路径。 在高度集成的电子产品中，电源系统的设计占到了设计工作量的50%左右；对于复杂的FPGA类型的产品应用，在电路中常常会达到15～30路不同的电源。
电源完整性的目的就是给系统提供持续、稳定、干净的电源，保证系统稳定的工作。在数字系统中，使信号完整性满足系统设计的要求也需要有一个非常稳定的电源系统，但是又不能使电源系统超标。所以在设计电源完整性时，不仅仅关注的是去耦电容，还需要关注电源完整性、信号完整性和电磁兼容性这个“生态系统”，尤其是要考虑高度集成化的数字电路对电源完整性的影响。
二、电源完整性概览
电源完整性的层面：芯片层面、芯片封装层面、电路板层面及系统层面。
在电路板层面的电源完整性要达到以下三个需求：
1.使芯片引脚的电压噪声+电压纹波比规格要求要小一些（例如芯片电源管脚的输入
电压要求1V 之间的误差小于+/-50 mV）；
2.控制接地反弹（地弹）（同步切换噪声SSN、同步切换输出SSO）；
3.降低电磁干扰（EMI）并且维持电磁兼容性（EMC）：电源分布网络（PDN）是电spe
路板上最大型的导体，因此也是最容易发射及接收噪声的天线。
电源噪声来源
1.稳压芯片输出的电压不是恒定的，会有一定的纹波。
2.稳压电源无法实时响应负载对于电流需求的快速变化。稳压电源响应的频率一般在
200Khz 以内，能做正确的响应，超过了这个频率则在电源的输出短引脚处出现电
压跌落。
3.负载瞬态电流在电源路径阻抗和地路径阻抗产生的压降。
4.外部的干扰。
三、电源完整性相关参数讲解
1.SI和PI
传统分析信号完整性和电源完整性都是分开分析的，为了更好的分析SI和PI的相
lip互影响，我们需要把SI和PI放在同一个EM仿真中来分析。
2.PDN（Power Distribution Network）电源分配网络
PDN主要分为三个部分：供电端（VRM）、用电端（Sink）和传输通道（PCB、
Cable、瓷片电容等等）。
电路板设计中，都有电源分配网络系统。电源分配网络系统的作用就是给系统内所有器件或芯片提供足够的电源，并满足系统对电源稳定性的要求。
我们看到电源、GND网络，其实分布着阻抗。
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3.电源噪声余量
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电源噪声余量计算：
1)芯片的datasheet会给一个规范值，通常是5%；要考虑到稳压芯片直流输出
误差，一般是+/_2.5%，因此电源噪声峰值幅度不超过+/_2.5%。全森林唱歌大奖赛
2)如芯片的工作电压范围是3.13~3.47，稳压芯片标出输出电压是3.3V，安装
在电路板后的输出电压是 3.36V。容许的电压的变化范围是 3.47-
3.36=110mv。稳压芯片输出精度是+/_1%，及3.36* +/_1%=+/_33.6mv。
电源噪声余量为110-33.6=76.4mv。
3)计算电源噪声要注意五点
a)稳压芯片的输出的精确值是多少。
b)工作环境的是否是稳压芯片所推荐的环境。
c)负载情况是怎么样，这对稳压芯片输出也有影响。
d)电源噪声最终会影响到信号质量。而信号上的噪声来源不仅仅是电源噪声，
反射窜扰等信号完整性问题也会在信号上叠加，因此不能把所有噪声余量
留给电源系统。
e)不同的电压等级对电源噪声要求也不样，电压越小噪声余量越小。模拟电
路对电源要求更高。
4.地弹
是指芯片内部“地”电平相对于电路板“地”电平的变化现象。以电路板“地”为
参考，就像是芯片内部的“地”电平不断的跳动，因此形象的称之为地弹（ground
bounce）。
当器件输出端由一个状态跳变到另一个状态时，地弹现象会导致器件逻辑输入端产
生毛刺。对于任何形式封装的芯片，其引脚必会存在电感电容等寄生参数，而地弹
主要是由于GND 引脚上的阻抗引起的。集成电路的规模越来越大，开关速度不
断提高，地弹噪声如果控制不好就会影响电路的功能，因此有必要深入理解地弹的开普敦大学
概念并研究它的规律。
图中开关Q 的不同位置代表了输出的0/1两种状态。假定由于电路状态转换，开关Q 接通RL 低电平，负载电容对地放电，随着负载电容电压下降，它积累的电荷流向地，在接地回路上形成一个大的电流浪涌。随着放电电流建立然后衰减，这一电流变化作用于接地引脚的电感LG，这样在芯片外的电路板“地”与芯片内的地之间，会形成一定的电压差，如图中VG。这种由于输出转换引起的芯片内部参考地电位漂移就是地弹。
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