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

1.6.7. 将去耦电容器移动到PCB顶层表面

到目前为止的所有步骤中，去耦电容器都被放置于PCB表面底层，而FPGA被放置于顶层。

传统上去耦电容器都被放置于PCB的底部，位于FPGA下方并直接与BGA过孔连接。假设最好的电气位置是最接近FPGA管脚的物理位置。

层叠中如果电源和接地平面对靠近于FPGA，且去耦电容器被放置于PCB顶层表面，则电容器和平面间，以及平面与FPGA间过孔的总垂直电感较小。

假设缩小相邻甚远的电源和接地平面间的间隔，则电感会相当低，即使电容器位于远离FPGA的物理距离中。

在此18层示例中，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源被分配到4层，此处比叠层的中间点更加靠近FPGA。因此，如果电容器位于PCB顶层表面，那么去耦电容器到平面以及平面到FPGA的垂直电感合并起来也较低。

通过重复输入来选择电容器的值进而为PDN工具提供可将电容器放置于PCB顶层表面或者底层表面的自由。也可将其中一个放置于顶层表面，另一个则放置于底层表面。如下所示的效果， VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源所需的电容器数目分别减少到255个和180个。

图 21. 将电容器移动到顶层表面后，VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源所需的电容器

现在目标阻抗达到VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源的70MHz，但大量高频22nF电容器说明在高频实现Ztarget仍具有挑战性。

图 22. 将电容器移动到顶层表面后，VCC，VCCT_GXB，和VCCR_GXB电源PDN性能
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