PCB設(shè)計誤區(qū)：從過濾水的流程看電源濾波

本節(jié)：從過濾水的流程來看電源濾波的指導(dǎo)思想，以及引出電源供電網(wǎng)絡(luò)軌道PDN。本節(jié)沒有列出新的設(shè)計誤區(qū)，還是在討論電源是不是必須從濾波電容進(jìn)入芯片管腳的問題，篇幅關(guān)系，先講一講濾波電容的作用。

啟后：從PDN的角度，看看濾波電容在電源噪聲濾除時起到什么作用，同時討論下電容的特性，諧振頻率，安裝電感等。 無所不能的“水”又要在高速先生的故事里面登場了。家里領(lǐng)導(dǎo)幾次提出要買更好的濾水器，領(lǐng)導(dǎo)有令，當(dāng)然得堅決執(zhí)行。不過作為新時代的理工男，前面也提到，“經(jīng)歷了社會鍛煉的我們，其實(shí)是在社會上讀更大的MBA，我們必須學(xué)會問：為什么……”工作中養(yǎng)成的習(xí)慣根深蒂固哈。

為什么要過濾水，理工男找到答案，水里有雜質(zhì)：

1 余氯。就是漂白粉啦，去除常用的技術(shù)就是活性炭。

2 部分有機(jī)物，這個靠活性炭和超濾都能去除。

3 細(xì)菌超標(biāo)

4 其他雜物，比如鐵銹等。管道老化，沒辦法。

5 重金屬。

6 農(nóng)藥啊，化工污染物啊。

怎么過濾：

1 不銹鋼濾網(wǎng)的前置凈水器

2 活性炭

3 超濾膜

4 RO膜 最好的RO膜過濾方法，需要經(jīng)過5級過濾。

怎么保證過濾效果是好的，測試，還是測試…… 這個過濾水，和電源濾波真的是好像呀。

于是買了最高級別的測試筆，叫TDS測試筆，還附帶了測試溶液和試紙?；丶遗d沖沖開始測試。 直接從水龍頭出來的水，度數(shù)59，對比標(biāo)準(zhǔn)，深圳的水質(zhì)還不錯哈

之前家里裝了濾水機(jī)，平常喝的水都是從濾水機(jī)出來的，測試過濾之后的水，讀數(shù)是70，比不過濾還差（我們加了濾波電容，也會讓電源噪聲更大嗎？） 測試也要校準(zhǔn)哈，取一瓶怡寶的純凈水（不是礦泉水哦），測試，讀數(shù)為0，怡寶的產(chǎn)品還不錯嘛！

更多測試，包括測試溶液和試紙測試，就不贅述了，再說就真變成測試水了。

回到我們電源設(shè)計： 我們老是擔(dān)心電源不干凈，噪聲大，實(shí)際上按照正常設(shè)計要求做好的電源設(shè)計，一般問題不會太大。（符合國家標(biāo)準(zhǔn)的大城市供水，其實(shí)水質(zhì)問題沒有那么嚴(yán)重?。?別老是擔(dān)心，最重要的是測試，拿測試結(jié)果說話?，F(xiàn)實(shí)中的表現(xiàn)會呈現(xiàn)多樣性，什么誤碼、時序等等，可能都和電源相關(guān)，測試一下，就可以排除憂患。（水質(zhì)的表現(xiàn)也很多：燒水有水垢；過濾后的水喝起來甜；過濾后的水，種豆芽都是甜的……測試一下，就知道問題所在了） 測試一定要校準(zhǔn)，不準(zhǔn)確的測試一定會誤導(dǎo)判斷，測準(zhǔn)要有好的工具（儀器），要按步驟操作，要有校準(zhǔn)件…… 過濾不見得都有好的作用，會帶來二次污染，濾波電容之間會形成反諧振點(diǎn)，用的不好，也可能會增大噪聲。

前面說了，RO膜純水機(jī)，需要經(jīng)過5級過濾 第一級過濾：5μm PPF濾芯，俗稱粗濾或者PP棉，過濾精度：5微米 第二級過濾：優(yōu)質(zhì)顆?；钚蕴紴V芯，俗稱UDF/GAC 第三級過濾：1um PPF/PP棉濾芯 （PPF） 第四級過濾：孔徑為0.0001微米的逆滲透膜 第五級過濾：后置抑菌活性碳濾芯 我們的電源設(shè)計，PDN也是經(jīng)過多級過濾的，我們經(jīng)常能看到下面的圖：

這是一個典型的電源供電網(wǎng)絡(luò)， 首先是電源供電的源頭，VRM部分，從PDN角度，可以濾除幾十K到幾百K以內(nèi)的電源噪聲。

然后是Bulk電容，從PDN角度，可以濾除幾百K到幾M以內(nèi)的電源噪聲。

板級濾波電容，從PDN角度，負(fù)責(zé)幾M到100M以內(nèi)的電源噪聲。 電源、地平板電容，濾波頻段在幾百M(fèi)左右。

芯片封裝內(nèi)部電容及封裝基板平板電容，負(fù)責(zé)更高頻段的電源噪聲； Die內(nèi)電容，這個厲害，做得好的芯片的Core電源，Die內(nèi)電容基本上保證了100M以上（有的甚至22M以上）所有的噪聲濾除。

電源濾波也是分了這么多級，大家各司其職又互相配合。電源軌道看起來就像一個鐵軌，PI工程師工作的時候，遵守一個格言：鐵路工人，各管一段。
編輯：hfy