使用Altera PDN工具优化供电网络设计

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ID 683155
日期 7/08/2015
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1. 使用Altera PDN工具优化供电网络设计
1. 使用Altera PDN工具优化供电网络设计 x
1.1. 较差PDN的影响 1.2. PDN电路拓扑 1.3. 估算您FPGA设计的电流要求 1.4. 计算Ztarget 1.5. 设计实例 1.6. PDN设计优化性研究 1.7. 文档修订历史
1.3. 估算您FPGA设计的电流要求 x
1.3.1. FPGA功能块 1.3.2. 时钟频率 1.3.3. GPIO 1.3.4. 收发器 1.3.5. 数据码型
1.6. PDN设计优化性研究 x
1.6.1. 初始叠层输入 1.6.2. 使用正确数目的电源/接地过孔对 1.6.3. 使用正确数目的电源/接地过孔对及分层数 1.6.4. 正确的电源/接地过孔对数目和分层数目 1.6.5. 移动电源到最佳层 1.6.6. 将电源平面和地平面叠层尽可能靠近 1.6.7. 将去耦电容器移动到PCB顶层表面 1.6.8. 使用X2Y去耦电容器 1.6.9. 使用超低ESR大容量电容器 1.6.10. 交换在9层的VCC与在4层的VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB 1.6.11. 评估可能需要的总电容量 1.6.12. 使用内核时钟频率及电流上升周期参数 1.6.13. 综述设计研究中电容器的节省 1.6.14. 综述摘要 1.6.15. 参考文献
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1.6.4. 正确的电源/接地过孔对数目和分层数目

您应该在器件中使用正确数目的电源和接地过孔对。可以在器件管脚分配数据中找到该数目。本实例使用的是从PDN工具中选择的AX115N_F45器件，及初始电源平面分配，Number of Power/Ground Via Pairs和Layer Number数据被更正并输入PDN工具，如下所示：

图 11. 正确的电源/接地过孔对数目和分层数目

通过正确的Number of Power/Ground Via Pairs 和Layer Number数据，VCC，VCCT_GXB和VCCR_GXB电源所需的去耦电容器总数保持在301个。VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB阻抗曲线如下所示。

图 12. 具有正确电源/接地过孔对和分层数目的VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB PDN性能。

下图显示VCC电源Feffective参数已经从10.62MHz提高到30.68MHz。性能的提高是因为电源/接地过孔数目从50增加到197，且传导电感（Ls）降低。通过将VCC平面从距离FPGA的18层移动到较靠近的15层来降低垂直环路电感。

图 13. 使用正确数目的电源/接地过孔对及分层

反之，VCCT_GXB和VCCR_GXB电源阻抗曲线显示较低频Zeffective和Ztarget交叉从而导致较差PDN性能。这是因为Number of Power/Ground Via Pairs被从50更改为16，且传导电感已提高。尽管将平面从距离FPGA的18层移动到9层，性能也会下降并导致垂直环路电感降低。

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