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
1. 使用Altera PDN工具优化供电网络设计

1.6.6. 将电源平面和地平面叠层尽可能靠近

该阻抗曲线表示在高频时达到目标阻抗具有挑战性。可通过增加电源和接地电源平面间电容量实现较高频去耦。可利用移动电源和接地平面对更加靠近彼此达到效果。

增加电源和接地平面对的表面积也可提高层间电容量。本应用笔记全篇使用PDN工具默认的平面大小。您可更改PDN工具中每个电源组的平面电容和电阻。

将电源和接地的原始叠层分隔从4mils减少到1mil，就可看到提高。以下示例中，为了减少平面电阻，电源/接地对的平面厚度已增加到1.2 mil。下图是原始叠层（左）与新叠层（右）的对比。

图 17. 原始叠层（左）对比具有较薄电源和接地平面分隔的已改进叠层（右）

PDN工具显示将电源和接地平面移动到更加靠近可增加VCC电源Feffective到36.71MHz。

图 18. 减小电源和接地平面间隔后的VCC电源Feffective

电源和接地平面移动至更加靠近后VCCR_GXB电源的去耦电容器数减少到239。但VCC和VCCT_GXB需要的电容器数目仍多于301。

图 19. 减小电源和接地平面间隔后所需要用于VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源的电容器数。
图 20. 减小电源和接地平面间隔后，VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源PDN性能

显然改进PCB会提高VCC性能减少VCCR_GXB电源所需的PCB去耦电容器数目，但仍需要优化。

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