在進行比較復雜的板子設計時，你必須進行一些設計權衡，而這些權衡會存在一些影響到PCB的電源分配網(wǎng)絡設計的因素。

當電容安裝在PCB板上時，會存在一個額外的回路電感，這個電感就與電容的安裝有關系。回路電感值的大小依賴于設計，回路電感的大小取決于電容到過孔這段線的線寬和線長。走線的長度即連接電容和電源/地平面的長度、兩個孔間的距離、孔的直徑、電容的焊盤等等。如圖1所示為各種電容的安裝圖形：

圖1 最佳的和最差的電容布局

對于電容的安裝和傳播電感，接下來是三種不同情況的設計。圖2表示的是各種設計情況對回路電感量的引入情況：

圖2 最佳的和最差的電容布局

情況1-差的設計

設計人員不關注電源分配網(wǎng)絡（PDN）的設計。

孔的間距沒有優(yōu)化。

電源和地平面間的距離沒有優(yōu)化。

孔到電容引腳之間的走線距離較長。

對于整個回路電感大小來講，回路電感主要來自所布的線，因為與其它兩種情況比較，差的設計的線長是它們（較好的設計和非常好的設計）的5倍。從安裝電容的底層到最近平面的距離也是回路電感大小的主要因素，因為這是沒有優(yōu)化的（10mil），走線對整個回路電感大小的影響非常大。同樣，因為設計人員在電源和地之間用了10mil的電介質(zhì)材料，那么回路電感的次要因素來自傳播電感。過孔間的距離沒有優(yōu)化的效果相對于小孔的長度就沒有那么顯著，孔的影響在比較長的過孔時會變得更大。

情況2-好的設計

設計人員關注了部分電源分配網(wǎng)絡（PDN）的設計。

孔的間距有所改善，孔的長度保持不變。

電源和地平面間的距離有所改善。

過孔到電容引腳之間的走線距離經(jīng)過了優(yōu)化。

走線的回路電感依然還是整個回路電感的主要貢獻者。好的設計的走線回路電感要比差的設計情況的走線回路電感小2.7倍左右，因為設計人員減小了電介質(zhì)的厚度，從10mil減小到了5mil，傳播電感減小了一半。由于減小了過孔間的距離，過孔的影響有了一點點改善。

權衡多路設計的情況

在一塊有多路外設的PCB打樣板上，你的設計就不能再共享一個供電電源。這也許需要你通過你的設計去執(zhí)行DDR的電源接口，聯(lián)合各種I/O口的電源軌跡，或者聯(lián)合各種接收端的電源軌跡以減少PCB的BOM成本和PCB的布局復雜度。

電源軌跡共享增加了PDN的復雜度，同時在PCB上和die的位置處也增加了大量的噪聲。對于多路的情況，設計電源的分配解決方法主要有兩步：

1、低頻解決方法

2、高頻解決方法

在非常低頻的時候，第一步確保VRM的大小是否適合處理各種電流的需要。

低頻去耦一定要考慮清楚各種組合電源供電電流的情況。Bulk電容一定要選擇能覆蓋目標阻抗所覆蓋的頻段，做到精確的知道頻率范圍是有困難的，因為這有一個區(qū)域超過了阻抗曲線。這是在die上給定的電源區(qū)域，建立在自己的最大電流消耗上，而不是與其它路電流相關聯(lián)的由同一個供電電源供電組合的電流消耗。對于設計，bulk電容去耦的頻率范圍估計是從DC到大約5~10MHz。

這個例子是電源共享在核心電源供電（Vcc）和PCI Express hard IP Block（VccHIP）電源供電，例外的原因是：

VCC的電流會比VCCHIP的大很多。

對比VCC和VCCHIP，VCC的BGA的過孔電感會比VCCHIP低很多。

對比VCC和VCCHIP，VCC的截止頻率會比VCCHIP低很多。

因此，對于電源設計情況，在BGA過孔處使用最高截止頻率去耦是不適用的。如圖3所示的是VCC、VCCHIP電源路組合阻抗曲線不符合目標阻抗的情況，相當于不符合VCCHIP的截止頻率去耦，這是因為去耦電容效果被限制了。

圖3 VCCHIP的截止頻率阻抗曲線

在這種情況下，你必須基于PCB去耦項目用整個瞬態(tài)電流來計算目標阻抗曲線，相當于電源路截止頻率的最大的電流消耗。在VCC和VCCHIP電源路共享的例子中，你必須用VCC電源路的截止頻率。如圖3所示為核心電源去耦的截止頻率的組合電源路的阻抗曲線。對于核心電源，用沿著BGA的球或者過孔的（VCC+VCCHIP）的總電流得到阻抗曲線。那么你可以檢查核對結果是否符合單個電源設計指導的目標阻抗。

基于同樣的去耦項目與圖4-A一樣，圖4-B所示為VCCHIP電源的阻抗曲線。但是，當?shù)玫竭@條曲線時，只有對于VCCHIP需要考慮電流消耗和BGA過孔數(shù)。如圖4-B所示，直到VCCHIP電源的截止頻率，VCCHIP的阻抗曲線都達到了目標阻抗。

最終的去耦項目必須達到各自目標阻抗的頻率。如果存在一些特殊的違反設計目標的情況，可以盡量小的調(diào)整以優(yōu)化去耦項目。

遇到類似的情況，可以根據(jù)VCC和VCCHIP的例子對任何供電電源組合進行優(yōu)化。

在一塊PCB板上，當有多個FPGA需要從同一個電源供電時，你可以使用相似的方法來應對這種情況。對于設計低頻解決方案一定要用芯片的總電流消耗，對于高頻解決方案設計，一定要用其中一個芯片的電流消耗。你可以使用同樣數(shù)目的電容給其他芯片在高頻情況時去耦。