實驗名稱：基于PDN的交流阻抗測試

　　研究方向：從(cong)1959年羅伯特(te)諾伊斯與(yu)杰克基(ji)爾(er)比共同(tong)發(fa)明了(le)集(ji)成(cheng)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)，到現在(zai)集(ji)成(cheng)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)產(chan)(chan)業(ye)的(de)發(fa)展已經(jing)歷了(le)50多(duo)年，目前正(zheng)朝著(zhu)高速(su)(su)度(du)、高密度(du)、低(di)(di)功耗的(de)趨勢快速(su)(su)發(fa)展。集(ji)成(cheng)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)作為(wei)現代電(dian)(dian)了(le)信息產(chan)(chan)業(ye)的(de)基(ji)礎和核心，已經(jing)深入到人們曰常生活(huo)當(dang)中的(de)方方面面，并將持續(xu)深入的(de)改變人們的(de)生活(huo)。自(zi)從(cong)1965年英特(te)爾(er)公(gong)司創始(shi)人之一戈登(deng)摩(mo)爾(er)提(ti)出了(le)摩(mo)爾(er)定律：集(ji)成(cheng)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)上(shang)所容納(na)的(de)晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)數目每(mei)，隔18個月便會(hui)翻一番，性能也會(hui)增加(jia)一倍，它深刻的(de)揭示了(le)集(ji)成(cheng)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)產(chan)(chan)業(ye)的(de)發(fa)展速(su)(su)度(du)，直到如(ru)今，為(wei)了(le)在(zai)更小的(de)面積上(shang)集(ji)成(cheng)更多(duo)的(de)晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)，半導體(ti)(ti)工藝的(de)特(te)征尺寸仍在(zai)不斷降低(di)(di)。

　　電源完整(zheng)性是(shi)指系(xi)統穩壓電源在經(jing)過(guo)電源傳(chuan)輸系(xi)統后在指定(ding)器件端(duan)口相對該器件對工作電源要求的符(fu)合程度(du)。電源分配(pei)網絡是(shi)高(gao)速數字(zi)電路系(xi)統設計(ji)的基礎,直接影(ying)響(xiang)系(xi)統的信號完整(zheng)性和電磁干擾(rao)等問題。

　　電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)分(fen)配(pei)網絡(luo)(luo)包括電(dian)(dian)壓調整模塊、PCB電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)地(di)平面(mian)、板(ban)級退耦電(dian)(dian)容、封裝分(fen)配(pei)網絡(luo)(luo)和片(pian)上電(dian)(dian)容。電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)分(fen)配(pei)網絡(luo)(luo)設(she)(she)計與(yu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)完整性分(fen)析是高(gao)(gao)速電(dian)(dian)路(lu)系(xi)統(tong)中技術(shu)最(zui)復雜、最(zui)不成(cheng)熟、意見最(zui)不統(tong)一的(de)地(di)方(fang)。隨著電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)設(she)(she)計要(yao)求的(de)不斷提高(gao)(gao),傳統(tong)的(de)依(yi)靠工程(cheng)師經驗設(she)(she)計電(dian)(dian)路(lu)已遠遠不夠,經典的(de)目標阻抗的(de)定義在高(gao)(gao)頻部分(fen)也不再符合實際。在工程(cheng)應用(yong)領域,電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)設(she)(she)計面(mian)臨很多(duo)難題。

　　SI問題(ti)的(de)(de)產生很多都(dou)(dou)是因為(wei)PDN沒有設(she)計好,因為(wei)芯片(pian)中每個器件都(dou)(dou)直接(jie)(jie)或(huo)間接(jie)(jie)的(de)(de)連接(jie)(jie)到(dao)PDN上,電(dian)(dian)源質量(liang)直接(jie)(jie)的(de)(de)影響信(xin)號質量(liang)。當(dang)前(qian)越來越多的(de)(de)人倡(chang)導SI、PI的(de)(de)協同設(she)計,即在做SI設(she)計分析時,不再把(ba)電(dian)(dian)源和(he)地(di)平面認為(wei)理(li)想情況,把(ba)實際(ji)的(de)(de)PDN設(she)計情形考慮(lv)進去。典型的(de)(de)PDN如下(xia)四部分網(wang)絡(luo)(luo)構成：系(xi)統(tong)外配電(dian)(dian)網(wang)絡(luo)(luo)，電(dian)(dian)源分配網(wang)絡(luo)(luo)，封(feng)裝電(dian)(dian)源分配網(wang)絡(luo)(luo)，芯片(pian)內電(dian)(dian)源分配網(wang)絡(luo)(luo)，PDN各元件有各自的(de)(de)工作頻率(lv)以(yi)及分別表現出容(rong)性(xing)或(huo)感性(xing),它們的(de)(de)工作頻率(lv)連接(jie)(jie)起來,在整個關心頻段內共同保證了(le)PDN阻抗低于目(mu)標阻抗。

　　實驗目的：測試PDN交流阻抗

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

　　實驗過程：PDN的(de)(de)(de)交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)(kang)受到多(duo)種因素的(de)(de)(de)影響(xiang)，包括電(dian)(dian)阻(zu)、電(dian)(dian)感(gan)和(he)電(dian)(dian)容等元件的(de)(de)(de)性能參(can)數，這些參(can)數會(hui)(hui)(hui)直(zhi)接(jie)影響(xiang)交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)(kang)的(de)(de)(de)大小，PDN中(zhong)(zhong)各(ge)元件之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)連(lian)接(jie)方式，不同(tong)的(de)(de)(de)拓撲結構會(hui)(hui)(hui)導致不同(tong)的(de)(de)(de)交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)(kang)，交(jiao)流(liu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)頻(pin)率是影響(xiang)交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)(kang)的(de)(de)(de)重要(yao)因素，隨著頻(pin)率的(de)(de)(de)變化(hua)，交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)(kang)會(hui)(hui)(hui)呈(cheng)現明(ming)顯的(de)(de)(de)變化(hua)趨勢(shi)。由于在(zai)高(gao)頻(pin)應用(yong)中(zhong)(zhong)，PDN的(de)(de)(de)交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)(kang)可(ke)能會(hui)(hui)(hui)相對較低，以確(que)保信(xin)(xin)號(hao)(hao)在(zai)傳(chuan)輸過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)完整性和(he)穩定性，實(shi)(shi)測過程中(zhong)(zhong)由于毫歐級別的(de)(de)(de)阻(zu)抗(kang)(kang)太小，就(jiu)需要(yao)高(gao)帶(dai)寬(kuan)(kuan)高(gao)精度的(de)(de)(de)大電(dian)(dian)流(liu)設備，ATS-M1010C最(zui)大輸出(chu)電(dian)(dian)流(liu)可(ke)達10Arms，最(zui)大帶(dai)寬(kuan)(kuan)可(ke)到10MHz。使用(yong)信(xin)(xin)號(hao)(hao)發生(sheng)器(qi)(qi)產生(sheng)激勵(li)信(xin)(xin)號(hao)(hao)經過ATS-M1010C寬(kuan)(kuan)帶(dai)互(hu)感(gan)器(qi)(qi)驅動電(dian)(dian)流(liu)源放大輸出(chu)至PCB電(dian)(dian)路板(ban)同(tong)時用(yong)電(dian)(dian)壓探頭連(lian)接(jie)示(shi)(shi)波器(qi)(qi)觀察電(dian)(dian)路板(ban)兩端電(dian)(dian)壓，ATS-M1010C寬(kuan)(kuan)帶(dai)互(hu)感(gan)器(qi)(qi)驅動電(dian)(dian)流(liu)源配備有電(dian)(dian)流(liu)監測口，可(ke)直(zhi)接(jie)連(lian)接(jie)示(shi)(shi)波器(qi)(qi)觀察回(hui)路中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)流(liu)大小，根據(ju)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)就(jiu)可(ke)以計(ji)算出(chu)來各(ge)個頻(pin)率下的(de)(de)(de)PCB電(dian)(dian)路板(ban)的(de)(de)(de)PDN交(jiao)流(liu)阻(zu)抗(kang)(kang)。實(shi)(shi)驗框圖如圖1-1。

　　圖(tu)1-1：PDN交流阻抗測(ce)試原理框圖(tu)

　　ATS-M1010C寬帶互感器(qi)驅動電(dian)流源介(jie)紹：

　　頻率：DC-10MHz

　　電流：10Arms@1MHz

　　電流(liu)監測(ce)：0.625V/A

　　靈敏度：0.072V/A

　　輸(shu)入電阻(zu)：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(ben)文實驗素(su)材由西安(an)安(an)泰(tai)電(dian)(dian)子(zi)整理發布，如想了解(jie)更多實驗方案，請持續(xu)關(guan)注安(an)泰(tai)官網hkdyw.cn。Aigtek是國(guo)內(nei)專業(ye)從事測量(liang)儀器研發、生產(chan)和銷售的高(gao)科技(ji)企業(ye)，一直專注于高(gao)壓放大器、電(dian)(dian)壓放大器、功(gong)率(lv)放大模塊、高(gao)精度電(dian)(dian)流源等測試儀器產(chan)品的研發與制造。