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第1章 基本概念1

1.1 引言1

1.1.1 晶体管的功能1

1.1.2 电源配送中的问题3

1.1.3 电源配送在微处理器和IC中的重要性3

1.1.4 电源配送网络4

1.1.5 电源供电中的跳变6

1.2 电源配送的简单关系6

1.2.1 内核电路7

1.2.2 I/O电路9

1.2.3 SSN产生的时延12

1.2.4 SSN影响时序和电压容限12

1.2.5 电容器与电流的关系13

1.3 PDN的设计13

1.3.1 目标阻抗13

1.3.2 阻抗和噪声电压15

1.4 PDN的组成部件16

1.4.1 稳压器17

1.4.2 旁路或去耦电容器19

1.4.3 封装和电路板中的平面25

1.4.4 片上电源分配28

1.4.5 PDN中的部件30

1.5 PDN分析30

1.5.1 单节点分析32

1.5.2 分布式分析36

1.6 芯片-封装反谐振：实例40

1.7 高频测量43

1.7.1 阻抗测量44

1.7.2 自阻抗测量45

1.7.3 转移阻抗测量47

1.7.4 完全消除探针电感的阻抗测量47

1.8 以平面为参考的信号线47

1.8.1 作为传输线的信号线48

1.8.2 传输线参数与SSN的关系49

1.8.3 SSN与返回路径突变的关系50

1.9 PDN建模方法学52

1.10 总结53

参考文献53

第2章 平面建模56

2.1 引言56

2.2 平面的特性57

2.2.1 频域57

2.2.2 时域58

2.2.3 二维平面59

2.3 采用局部电感的集总模型60

2.3.1 提取电感和电阻矩阵61

2.4 基于分布式电路的方法64

2.4.1 传输线建模64

2.4.2 传输矩阵法65

2.4.3 单元格元件的频率相关特性70

2.4.4 平面间隙建模76

2.5 离散化平面模型78

2.5.1 有限差分法78

2.5.2 有限时域差分法85

2.5.3 有限元法88

2.6 解析法89

2.6.1 谐振腔法89

2.6.2 谐振腔模型的网络表示90

2.7 多平面对93

2.7.1 过孔耦合95

2.7.2 导体耦合103

2.7.3 孔径耦合106

2.8 总结113

参考文献114

第3章 同时开关噪声117

3.1 引言117

3.1.1 SSN的建模方法117

3.2 简单模型118

3.2.1 输出缓冲器建模120

3.3 传输线及平面建模123

3.3.1 微带线结构124

3.3.2 带状线结构126

3.3.3 背靠导体共面波导结构135

3.3.4 模态分解法小结137

3.4 模型在时域分析中的应用139

3.4.1 返回电流产生的平面反弹139

3.4.2 微带线到微带线的过孔切换144

3.4.3 分裂平面148

3.5 模型在频域分析中的应用151

3.5.1 电源与地平面间的带状线151

3.5.2 微带线到带状线的过孔切换152

3.5.3 采用薄电介质减小噪声耦合155

3.6 M-FDM扩展至包含传输线156

3.6.1 复杂电路板设计分析158

3.7 总结159

参考文献160

第4章 时域仿真方法163

4.1 引言163

4.2 有理函数法163

4.2.1 基本理论163

4.2.2 插值方案165

4.2.3 有理函数的性质168

4.2.4 增强无源性171

4.2.5 电路求解程序中的整合188

4.2.6 缺点195

4.3 信号流图（SFG）197

4.3.1 因果性197

4.3.2 传递函数因果性198

4.3.3 最小相位198

4.3.4 从频率响应中提取时延200

4.3.5 因果信号流图201

4.3.6 信号流图计算203

4.3.7 快速卷积法205

4.3.8 利用信号流图进行SI和PI的协同仿真208

4.4 改进节点分析（MNA）212

4.4.1 MNA的含义212

4.4.2 频域212

4.4.3 时域214

4.4.4 含S参数的MNA公式215

4.5 总结219

参考文献220

第5章 应用223

5.1 引言223

5.2 高速服务器223

5.2.1 内核PDN噪声224

5.2.2 I/O PDN噪声230

5.2.3 小结234

5.3 高速差分信令234

5.3.1 测试装置说明235

5.3.2 平面建模236

5.3.3 主从岛建模240

5.3.4 有理函数建模241

5.3.5 模态分解和噪声仿真243

5.3.6 小结244

5.4 IC封装分析245

5.4.1 用M-FDM仿真多层封装245

5.4.2 HyperBGA封装的因果仿真248

5.4.3 小结250

5.5 提取介电常数及耗散因子251

5.5.1 问题的定义251

5.5.2 角点对角点平面探测法254

5.5.3 建立因果模型259

5.5.4 小结263

5.6 嵌入式去耦电容器263

5.6.1 嵌入式分立薄／厚膜电容器264

5.6.2 嵌入分立电容器的优点265

5.6.3 嵌入式厚膜电容器阵列设计265

5.6.4 IBM封装集成的嵌入式电容器270

5.6.5 嵌入式平面电容器272

5.6.6 小结279

5.7 电磁带隙（EBG）结构279

5.7.1 基本理论280

5.7.2 EBG结构的响应282

5.7.3 色散图分析283

5.7.4 用边缘场和间隙场修正M-FDM286

5.7.5 电源平面隔离EBG结构的可缩放设计289

5.7.6 数字-RF一体化292

5.7.7 ADC负载板设计293

5.7.8 数字系统EBG结构中的问题295

5.7.9 小结297

5.8 未来的挑战298

参考文献299

附录A304

附录B 软件清单309

术语表310