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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1.6.9. 使用超低ESR大容量电容器

使用低ESL X2Y电容器取代标准封装电容器所实现的显著改善。也可使用超低Effective Series Resistance （ESR）大容量电容器在低频时获得一些改善。相比大约50mR的标准大容量电容器，超低ESR大容量电容器仅具有非常低的5mR电阻。为了在低频满足Ztarget，您可使用超低ESR大容量电容器以减少所需大容量电容器的数目。

在PDN工具的Library选项卡中输入您自己的用户电容器参数。本实例中使用的是ESR为 0.005的680uF和1000uF Panasonic POSCAP Tantalum-Polymer电容器。在Bulk Cap ESR(R)栏中，输入0.005到User5和User6。在System Decap选项卡中，输入680到User5，1000输入到User6。这种情况下，较高的680uF和1000uF也能有助于减少电容器总数。PDN工具报告显示使用超低ESR电容器减少了VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源中大容量电容器的数目，如下图所示。

图 26. 使用超低ESR大容量电容器时，需要用于VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源的电容器。

此时，VCCT_GXB和VCCR_GXB电源所需的电容器相应为25个和22个。使用超低ESR大容量电容器时，VCC大容量电容器从23个减少到17个。然而， 高频时却仍达不到目标阻抗。

现已充分优化PCB，叠层，层分配以及电容器的使用和放置。且仍可进一步完成电源轨分层评价。VCC电源放置在9层，而VCCT_GXB，和VCCR_GXB被放置在4层。4层更佳，因为垂直电感较少。

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