[发明专利]基于去耦电容去耦区域的电源分配网络设计方法

摘要

本发明公开一种基于去耦电容去耦区域的电源分配网络设计方法，首先在谐振腔模型的基础上，建模带去耦电容的电源地平面；在该建模方法的基础上计算出去耦电容的横向和纵向去耦半径；根据输入输出端口阻抗最大幅值对应的频率点选择所需的去耦电容，依据去电容的横向和纵向去耦半径选择去耦电容的安装位置；最后绘制电源分配网络的阻抗曲线。本发明解决了电源分配网络设计不能得到去耦电容的安装位置，为电源分配网络中去耦电容的选择和放置提供了一种快速，简便的方法，为实际工程中的电源完整性设计提供可靠指导。

主权项

1.一种基于去耦电容去耦区域的电源分配网络设计方法，具体步骤如下：(1)构建带去耦电容电源地平面模型：(1a)标记去耦电容和输入输出端口的位置；(1b)使用谐振腔公式，计算每个端口的端口系数和每个谐振模式的阻抗；(1c)构建带去耦电容电源地平面的模型；所述的带去耦电容电源地平面模型的表达式如下：其中，表示带去耦电容电源地平面上输入输出端口P0的阻抗；V₁,V₂,…,V_β分别表示谐振腔中每个谐振模式的模式电压；β表示谐振腔使用的总的模式数量；I表示输入输出端口P0的输入电流；(2)计算去耦电容的去耦半径：(2a)使用目标阻抗公式，计算目标阻抗；(2b)以电源地平面的左下角为原点，以电源地平面的长边为横坐标，以电源地平面的短边为纵坐标，建立平面坐标系，记录输入输出端口P0在平面坐标系中位置所对应的坐标值；(2c)将去耦电容放置在输入输出端口P0处，计算去耦电容的横向去耦半径；(2d)利用带去耦电容电源地平面的模型，计算电源地平面端接去耦电容后输入输出端口P0的频域阻抗；(2e)判断电源地平面端接去耦电容后输入输出端口P0的频域阻抗是否小于目标阻抗，若是，则将待计算横向去耦半径的去耦电容器的横坐标值加1，执行步骤(2d)，否则，执行步骤(2f)；(2f)计算去耦电容的横坐标值与输入输出端口P0的横坐标值的差值，将去耦电容的横向去耦半径等于该差值；(2g)将去耦电容放置在输入输出端口P0处，计算去耦电容的纵向去耦半径；(2h)利用带去耦电容电源地平面模型，计算电源地平面端接去耦电容后输入输出端口P0的频域阻抗；(2i)判断电源地平面端接去耦电容后输入输出端口P0的频域阻抗是否小于目标阻抗，若是，则将待计算纵向去耦半径的去耦电容器的纵坐标值加1，执行步骤(2h)，否则，执行步骤(2j)；(2j)计算去耦电容的纵坐标值与输入输出端口P0的纵坐标值的差值，将去耦电容的纵向去耦半径等于该差值；(3)确定去耦电容的去耦区域；以电源地平面上的输入输出端口P0位置为圆心，以去耦电容的横向去耦半径和纵向去耦半径确定一个椭圆形，将该椭圆形作为去耦电容的去耦区域；(4)设置初始参数；(4a)按电源分配网络设计要求，设置电路板的尺寸和去耦电容库参数；(4b)按电源分配网络设计要求，设置去耦设计的截止目标频率参数；(4c)按电源分配网络设计要求，设置待去耦设计的去耦电容的初始个数NC为0；(4d)利用谐振腔公式，计算电源地平面无端接去耦电容时输入输出端口P0的频域阻抗；(5)去耦设计：(5a)从没有端接去耦电容的电源地平面上输入输出端口P0的频域阻抗中找出最大反谐振频率；(5b)判断没有端接去耦电容的电源地平面上输入输出端口P0的频域阻抗的最大反谐振频率是否大于去耦设计的截止目标频率，若是，则执行步骤(5g)，否则，执行步骤(5c)；(5c)选用自谐振频率最接近没有端接去耦电容的电源地平面上输入输出端口P0的频域阻抗的最大反谐振频率的去耦电容对电源地平面进行去耦设计；(5d)将使用的去耦电容的个数NC加1，使用选用的去耦电容的去耦半径计算该去耦电容在电源地平面上的安装位置，去耦电容的去耦位置(xC,yC)具体表达式如下：xC＝xP0+lxcosθyC＝yP0+lysinθ其中，(xP0，yP0)表示输入输出端口P0的坐标；lx是0.25rx到0.5rx内的随机数，ly为0.25ry到0.5ry,内的随机数；rx和ry分别是电容Cfmax的横向去耦半径和纵向去耦半径；θ为0到2π内的随机数；(5e)利用带去耦电容电源地平面模型，计算电源地平面上端接NC个去耦电容后输入输出端口P0的频域阻抗，找出该阻抗的最大反谐振频率；(5f)判断电源地平面上端接NC个去耦电容后输入输出端口P0的频域阻抗的最大反谐振频率是否大于去耦设计的截至目标频率，若是，则执行步骤(5g)，否则，选用自谐振频率最接近电源地平面上安装NC个去耦电容后输入输出端口P0的频域阻抗的最大反谐振频率的去耦电容，执行步骤(5d)；(5g)完成电源分配网络的去耦设计，绘制输入输出端口P0的频域阻抗曲线。