板级电源分配网络设计的频率范围为什么一般按5倍MCU的时钟频率设计?
在板级电源分配网络设计中,频率范围通常从100kHz到100MHz是一个常见的经验范围,但具体的设计需求确实会因产品而异。这个范围的选择主要与电路中电源噪声的频率成分以及负载(如MCU、FPGA等)的动态电流需求有关。 MCU的时钟频率决定了其开关的速度,而每次开关都会引起电流的快速变化。这些快速变化会在电源网络中产生高频噪声。时钟频率越高,噪声的频率成分也越高。 通常,数字电路的电流需求不仅包含基频(即MCU的时钟频率),还包括其谐波成分。根据傅里叶分析,一个方波信号(如时钟信号)的频谱包含奇数倍的谐波(3倍、5倍、7倍等),其中5倍频率通常被认为是一个关键点,因为它涵盖了大部分对电源完整性有显著影响的能量。超过5倍后,谐波的幅度通常会显著衰减,对PDN设计的影响变小。 所以选择5倍作为一个经验值,也是为了在设计中留有余量,确保PDN在较高频率下仍能保持低阻抗,从而抑制电压波动和噪声。如果只考虑基频或较低倍数,可能无法充分应对高速开关带来的瞬态效应。
嘉立创PCB


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