2.2.3 电源平面静态IR-Drop直流压降分析
芯片要正常工作需将供电电压限定在允许的波动范围之内。电源波动是由DC损耗和AC噪声两部分造成的，直流压降DC IR-Drop是产生DC损耗的主要原因。静态IR-Drop直流压降主要与金属连线的宽度及所用层、该路径所流过的电流大小、过孔的个数和位置有关。在Cadence PI中设置电源供给管脚和灌电流后，对布局布线完成后的ARM11核心供电电压网络VDD_ARM进行直流压降分析，当ARM11核心系统工作频率为667 MHz时，其1.2 V的直流电压的允许波动幅度为+/-0.05 V。Cadence PI仿真软件计算出VDD_ARM网络电压梯度，其中Drop的最大值为0.013 V，小于允许波动的幅度为+/-0.05 V，完全满足S3C6410工作电压要求，可以保证系统工作的稳定性。
2.2.4 电源平面电流密度分析
当电源平面上过孔过多或者分布不合理时，会出现电流流过狭窄区域，从而造成该区域电流密度过大。电源平面上最大的电流密度区域称之为热点，热点有可能会导致严重的热稳定性问题，因此要合理地设计过孔，使板的电流密度分布均匀，避免在关键芯片和高速走线附近出现热点。图3为VDD_ARM网络电流密度分布，图中标注点为该平面热点，其位置周围为一块空白区域，平面其他部分电流密度较均匀。
3 PCB电源完整性测试
在第1版PCB中，没有利用Cadence PI分析，只是根据经验放置了一些去耦电容。在调试时，发现高速数字信号的波形不好，有时会有误码。在第2版中，通过Cadence PI进行分析，对去耦电容的数值数量和位置，部分原件的布局布线进行了调整。
利用动态电子负载模拟高速电子线路中多芯片同时切换时所造成的系统供电电流的高速周期性突变，对ARM11核心系统的PCB板搭建如图4所示的测试平台，分别对第1版安装了去耦电容PCB，第2板没安装去耦电容和第2板安装了去耦电容的VDD_ARM/地电源平面对进行测试。
开关电源1.2 V为电源平面提供0_2～0.8A左右的输出电流，动态负载在恒压的情况下，输出阻抗周期变化，电流幅度可完成同周期的0.2～0.8 A的跳变，测试数据如表1。从数据可看出经过Cadence PI分析后生产的第2版PCB的电源完整性得到较大幅度的改善。
4 结论
经过Cadence PI的仿真分析后，制作出ARM11核心系统PCB板，通过电路实际测量，发现各电源分配系统均能很好工作，与仿真结果基本一致。随着系统频率高速增加，电源分配系统复杂化，工程生产成本和周期的严格控制，在设计电子系统时，于系统层面进行电源完整性仿真分析、模拟真实系统的行为，对提高设计效率、减少设计误差很有必要。
本文关键字：电源 实用软件，电子知识资料 - 实用软件
