碰到過好些設(shè)計要求里面寫著電源必須從濾波電容進入芯片管腳，也有不少工程師在實際設(shè)計中遵守這個規(guī)則，我們這次就一起來看看這個規(guī)則的實用場合。

單、雙面板設(shè)計的時候，沒有電源、地平面。電源、地網(wǎng)絡(luò)是通過走線來進行連接的，這個時候在設(shè)計上要求電源和地先走到濾波電容，然后在進入芯片管腳，具體設(shè)計如圖1所示。

圖1

這時候，PDN也就是電源供電網(wǎng)絡(luò)，沒有平板電容。然后芯片的工作頻率一般也不高，工作時電源噪聲的頻率包括諧波一般都不超過100M，電源噪聲主要由各級濾波電容來濾除。

但是，現(xiàn)在的設(shè)計有什么區(qū)別呢？大部分設(shè)計采用多層板層疊方式，也就是我們有了專門的電源、地平面了；在大多數(shù)的層疊教材中，都會建議在可能的情況下，盡量把電源和地緊鄰在一起，也就是說，我們的電源、地緊耦合形成平板電容；同時系統(tǒng)的工作頻率越來越高，工作時電源噪聲的頻率如果考慮諧波分量的話，動輒幾個GHZ。

那么，在以上幾個變化的設(shè)計條件下，如果我們還堅持按照圖2的方式，電源和地網(wǎng)絡(luò)通過過孔連接到濾波電容，然后通過濾波電容連接到芯片，這樣的設(shè)計存在哪些問題呢？

圖2

圖2的設(shè)計方式電容管，是假定電容還是主要的濾波元件，限定供電路徑經(jīng)過電容。但是實際上從圖3我們可以看到，電源供電網(wǎng)絡(luò)里面，電源、地之間形成的平板電容，才是板級響應(yīng)速度最快的濾波元件。我們希望從濾波元件到供電管腳之間的電感盡量小，提高元件濾波的效率。

我們從兩個角度來理解電源設(shè)計的目標(biāo)。一個是傳統(tǒng)的儲能角度，另一個是頻域的PDN阻抗角度。從儲能角度來說，VRM是蓄水池，Buck電容是我們挑回來放在水缸的水，那么板上的小濾波電容就是水瓢，這時候我們先忽略芯片內(nèi)部的封裝基板電容和Die電容（或者我們把這兩種電容理解為身體內(nèi)部儲存的水）。那么N年前，當(dāng)我們身體缺水，口渴的時候，拿著水瓢從水缸舀起水來解渴，如果實在不著急，走到水池邊上埋頭喝水也未嘗不可（那些年，水質(zhì)干凈，路上不堵，環(huán)境好哈）（電源噪聲頻段不高，用電需要的速度-頻率也不是很高）。

圖3

可惜好時光的那年已經(jīng)匆匆而過了?，F(xiàn)在環(huán)境污染，水質(zhì)變壞，我們再要喝水，已經(jīng)不敢喝生水了。VRM成了自來水廠，Bulk電容就是設(shè)在小區(qū)的水塔，通過自來水管接到我們家里，我們用水壺（小濾波電容）來接水，燒開之后倒在杯子（平板電容）里，口渴的時候，只能用杯子喝水了。當(dāng)然如果不著急，又想表現(xiàn)豪爽，直接對著水壺喝水也沒問題。

例子不是100%恰當(dāng)，只是說明一個問題，現(xiàn)在的PDN設(shè)計，我們不能忽視電源、地間的平板電容。既然已經(jīng)是多層板設(shè)計，甚至是8層以上（電源、地板間距離較?。┰O(shè)計，這時候還限定電源地用電強制經(jīng)過濾波電容，已經(jīng)是不合理了）

圖4是常見的電容與芯片的Fanout設(shè)計方案，我們不需要限定用電經(jīng)過電容到達芯片管腳。而是要求芯片就近打孔到平面，減少芯片與電容和電源、地平面的距離（也就是減小安裝電感）。簡單來說，把水杯放在辦公桌上隨手可及的地方，口渴了伸手就能喝水。

圖4

電源的事情讓無數(shù)工程師頭痛，大家想盡辦法來讓電源變得“干凈”，濾波電容設(shè)計是其一，還有磁珠隔離等其他手段，我們會一一道來。下一節(jié)就是從PDN角度來看電源濾波及電容設(shè)計。

水的事情也讓升斗小民頭痛，大家不放心國家的用水標(biāo)準(zhǔn)，絞盡腦汁來加一級過濾。于是活性炭、超級過濾膜，到現(xiàn)在最推崇的RO膜。忙忙碌碌關(guān)心水質(zhì)的為了得到純水。而無所謂的人直接燒自來水，幾十年了也活的好好的。

看來“水”真是一個好東西，高速先生都喜歡用水來做比喻，是不是該給“水”發(fā)點版權(quán)費用呢……

承前：電容的布局布線討論之從儲能角度解釋電源不是必須從濾波電容進入芯片管腳

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入芯片管腳的問題，篇幅關(guān)系，先講一講濾波電容的作用。