*本系列文章首发并连载于。Qorvo。Power。

Qorvo首席体系。工程师。/高档办理培训师Ma。sas。hi Nogawa将经过《从。射频。信号。完整性到。电源。完整性》这一系列文章，与您评论射频（。RF。）电源的相关。论题。，以及电源轨可能对噪声灵敏的RF和信号链运用构成的应战。本文将提出一个简略的问题：鉴于受噪声“污染”的电源可能会损坏您的信号，那您将怎么坚持电源轨的“清洁”？

多年来，电子工程师。们一直在评论“信号完整性”，但现在越来越意识到“电源完整性”对RF和信号质量的影响。能够这样说，关于电源完整性的评论始于20世纪末，其时的关注点在于怎么为有高。电流。瞬态需求的。微处理器。供给适宜的电源。这种需求首先在个人及商务计算机所运用的。英特尔。（。Intel。）和太阳微体系（Sun Microsystems）等。公司。的生态体系中呈现；例如，Istvan Novak博士曾在2000年的DesignCon上就电源分配。网络。（PDN）的阻抗丈量问题做了题为《在电源分配网络中丈量毫欧姆和皮亨》的讲演。现在，市场上呈现了各种类型的微处理器，如。DSP。、。FPGA。和。GPU。，怎么处理瞬态电流被视为PDN日益严峻的技能应战。

开始，PDN规划更倾向于给数字体系。供电。，以保证和坚持精确的逻辑高、低电平。例如，由负载电流瞬变导致的过多电源轨输出电压下冲可能会翻转逻辑状况，过多的过冲可能会损坏。处理器。芯片。。因为答应的过冲和下冲峰值之间的裕量很小，并且电源轨电压越来越低，因而开发出了一些特别技能；如英特尔移动电压装备（IMVP）标准中所述的办法，即在负载瞬变时有意引进“下垂”，以约束总电压偏移（图1）。

图1，运用自动引进“下垂”调制来削减由负载瞬变导致的总的电压差错。

跟着咱们社会数字化程度的加深，嵌入式。处理器（DSP、FPGA、GPU）被广泛运用于各种设备中，人机界面的遍及以及由此发生的数据激流意味着咱们有必要应对日益增长的高速数据。通讯。需求。更高的数据速率一般意味着处理器及。通讯接口。耗费的功率更大。更长途径的连接让传输信号更类似于。模仿。信号，伴跟着边缘偏移，电平易受下垂以及其它电源的影响。这使得驱动通讯线路的电源轨完整性变得益发重要。

依照PDN规划方针随时刻的开展次序，体系对电流需求的添加可分为以下几类：

计算机：CPU。中晶体管更高的集成度，要求更高的电流和更好的负载瞬态处理才能。

嵌入式处理：DSP、FPGA和/或GPU处理更大的数据吞吐量，然后要求更高的电流及更高的负载瞬态水平。

高速通讯：数字数据的激增要求通讯接口供给更大的电流。

这些日益增长的需求成为推进电源完整性提高的首要动力；原因在于最简略一起也是最重要的一条规矩：欧姆定律。在PDN的考量中，欧姆定律转化为一个方针阻抗ZTarget，如Larry Smith、Steve Sandler和Eric Bogatin在一篇文章中所表述的“等式1”所示。该等式界说了从处理器晶圆内核往PDN看进去的最高阻抗。假如PDN的阻抗坚持在此限值之下，即使芯片中流入最极点的瞬态电流，也会发生一个可接受的低电源轨瞬态电压。

ZTarget=ΔV(max-noise)/ITransient （等式1）。

当谈到电源完整性时，大多数情况下，咱们的“电源轨”是一个电压调理器，有时也被称为电压调理模块（。VR。M）。Keysight。 Te。chnologies公司的Heidi Barnes在其文章中对此进行了很好的总结：“POL电源一般是选用降压调理器。DC/DC。转换器。规划的开关形式电源。在微处理器印刷电路板范畴，将其称为电压调理模块。一切这些术语互相皆可等价交换，都用来指代电源的来历”。

VRM旨在为其负载设备供给安稳、稳定的电压输出，不管面临多高的负载电流亦或多快的负载电流瞬变。任何违背VRM方针输出电压的差错都被视为差错或噪声。在此处，咱们运用“差错电压”这个术语来更多地表明直流意义上的电压差错；相比之下，“噪声电压”一词则更多指代沟通或频域中的电压差错。因而，咱们完美而抱负的直流电源（如方针电压为3.3V）应具有以下特色：

运用校准后的。高精度。数字万用表（DMM）读数为3.300000000…。

在。示波器。上，运用最灵敏的电压量程显现为一条直线。

运用频谱分析仪监测3.3V输出时，无可见信号功率，低至底噪。

图2，完美的VRM输出。

导致VRM体系呈现直流差错或噪声的要素有许多，因而以下列出的要素并非翔实无遗。对此，本系列的后续文章迁就这些主题打开具体评论。

直流输出电压差错。

VRM内部参阅电压违背方针值。

VRM中差错。放大器。的正（+）或负（-）输入。端口。呈现偏移电压。

动态/沟通输出电压差错。

VRM反应回路存在沟通噪声源——VRM体系中的一切。电阻。、。晶体管。和。二极管。在调理过程中都会引进噪声。

VRM的负载调整才能有限。

VRM受负载电流的影响。

VRM的输出阻抗有限。

VRM在频域内受动态/沟通负载电流的影响；拜见等式1。

VRM的线性调整才能有限。

VRM受输入电压的影响。

PSRR（电源纹波按捺比）。

VRM在频域内受动态/沟通输入电压的影响。

关于本系列一切文章而言，需求着重的一个重要要素在于VRM输出电压一般分配给多个负载器材，无法在每一个器材上都坚持彻底精准。这与RF或信号链。电路规划。并无不同。

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