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

1.6.8. 使用X2Y去耦电容器

如前所述，降低电感是在高频时达到目标阻抗的重要因素。使用指定的Via On Side（VOS）贴装去耦电容器（其贴装电感（Lmnt） 比Via On End （VOE）贴装低）。也使用比外壳尺寸为0603或0805电容器Lmnt低的0402和0201电容器。起初，运行中的有效提高是通过增加FPGA电源和接地过孔对的数目得到。但通过具有超低贴装电感的X2Y电容器使用该技巧会有显著提高。下图所示为具有2个GND过孔和4个电源过孔的X2Y电容器贴装的实例。电容器的传导电感已被有效降低。

图 23. 具有2个GND过孔和4个电源过孔的X2Y电容器贴装实例

在PDN工具中使用X2Y电容器减少所需电容器数目以实现 VCCT_GXB和VCCR_GXB电源从255和180相应降低到28和22的目标阻抗。

图 24. 使用X2Y电容器时，需要用于VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源的电容器

使用X2Y电容器大幅度提高PDN效率。本应用笔记的目的首先在于优化PCB，然后才考虑各种电容器技术。可能较早流程中已使用了X2Y电容器，但由于没有事先优化PCB，所以无明显改善。

以下所示关于VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源的阻抗曲线图显示出比之前更为清晰的阻抗情况。VCC电源依然需要多于301个电容器，为实现目标阻抗还需继续努力。

图 25. 使用X2Y电容器时，VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源PDN性能
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