电源完整性设计指导
图1－22多个电容并联组合的阻抗频率特性
5．常用陶瓷贴片电容的分布参数与自谐振频率
表1－4 常用陶瓷贴片电容的分布参数与自谐振频率
C 10uF(1210,Y5V,25V) 1.0 uF (1206,X7R,25V) 0.1uF(0805,X7R,50V) 0.047 uF (0603,X7R,25V) 0.01uF(0603,X7R,50V) 2200pF(0603,X7R,50V) 0.001 uF (0603,X7R,50V) 820pF(0603,X7R,50V) 390pF(0603,X7R,50V) 220PF(0603,NP0,50V) 100pF(0603,NP0,50V) 68pF(0603,NP0,50V) 10pF(0603,NP0,50V)
1.4 电源、地耦合平面特性 1.4.1 电源地平面的电容特性
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ESR(欧姆) 0.012 0.015 0.025 0.053 0.098 0.189 0.271 0.298 0.423 0.085 0.116 0.14 0.378 ESL(nH) 0.900 1.000 0.6000 0.500 0.500 0.5 0.500 0.5 0.5 0. 5 0. 5 0.55 0.5 SRF(Mhz) 1.678 5.033 20.547 32.831 71.176 151.748 225.079 248.558 360.415 479.87 711.763 863.139 2250.791
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电源地平面可被当作一个平板电容器来对待，尤其在中低频时，其ESR,ESL都很小。在这种情况下，电源、地平面作为一个去耦电容，对RF能量的抑制具有电容器无可比拟的优越性，通常电容器在500MHz以上，由于分布参数的影响，已经失去作用，而电源、地平面则100MHz以上直至GHz的范围内具有良好的去耦滤波特性。
电源、地平面的电容粗略计算为：
C?其中，??r?0?Sd???Sd
，在这里，若采用FR-4材料，?r?4.5， ?平面之间介质的介电常数（Fm?1）
?0?1/36??10?9?8.84?10?12，上式则为C??r?0?Sd?8.84??Sd(pF)
S?平面的面积（mm2）
d?平板间距（mm）
C?平面之间的电容（Pf）
由上式可知，10mil厚度，FR-4基材的电源、地平面将有100pF/in2的电容。 1.4.2 电源地平面的谐振特性
电源、地平面虽然可以看作一个电容器，但是由于电源、地平面通常由于设计的需要，会被分割，这样就造成了平面的不完整，因此此时平面的电容特性会变得非常复杂，而且，在高频时，由于分布电感ESL的影响，电源、地平面相当于一个谐振腔，具有谐振特性，而且自谐振频率是物理结构和外置的函数。分析电源、地平面对谐振特性的最精确的方法是采用三维全波电磁场建模与仿真，但是计算量非常大。作为理解电源、地平面的谐振特性，我们可以采用分布/集总式等效电路仿真方法进行建模。图1－23块完整的PCB板模型，其中VRM为电源变换器的线性等效模型。我们可以将电源、地平面分成多个小的单元，每个单元可以看作一个平板电容器，如图1－24总参数RLGC由平面尺寸和介质材料决定。
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图1－23PCB模型
图1－24 PCB的集总式等效电路模型
图1－25 平板电容器的集总参数模型
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总之，电源、地平面的谐振特性对我们系统的性能带来不利的影响。在谐振频率附近，能量会被介质存储或消耗掉，而且只要该电源、地平面的位置有激励源，就很容易起振。通过增加滤波电容或适当调整芯片的外置，从而达到我们的设计要求。
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