PDN-Impedanz: Resonanzen mit genetischem Algorithmus zähmen

Das Problem: Eine 1,0-V-FPGA-Schiene, die nicht leise bleibt

Moderne FPGAs sind stromhungrige Monster. Wir sprechen von 30 A oder mehr aus einer 1,0-V-Kernschiene. Die Berechnung der Zielimpedanz ist einfach genug:

Das sind 1,67 Milliohm — und Sie müssen es über einen lächerlich breiten Frequenzbereich erreichen. Von unter 100 kHz, wo das VRM immer noch seine Arbeit tut, bis hin zu 1 GHz, wo die Paketentkopplung endlich einsetzt. Alles dazwischen? Das ist das Stromverteilungsnetz Ihrer Leiterplatte, das alleine fliegt. Und genau dort verstecken sich Resonanzen gerne und verursachen Probleme.

Nehmen wir an, Sie haben eine 100 mm × 120 mm große Platine. Standard FR-4 mit $\varepsilon_r = 4.3$ und $\tan\delta = 0.02$. Ihre Strom- und Masseflächen sind nur durch mickrige 0,1 mm voneinander getrennt — das sind etwa 4 mil Dielektrikum. Klingt vernünftig, oder? Lassen Sie uns das in den PDN Impedance Analyzer unter rftools.io/tools/pdn-impedanz einbinden und sehen, was tatsächlich passiert.

Hohlraumresonanzen mit ebenen Paaren

Hier ist etwas, was die meisten Layoutanleitungen beschönigen: Diese beiden parallelen Kupferflächen mit einem dünnen Dielektrikum dazwischen? Sie bilden einen Resonanzhohlraum. Es ist im Grunde ein rechteckiger Mikrowellenresonator, nur wirklich, wirklich flach. Die Resonanzfrequenzen folgen der gleichen Physik wie jeder andere Hohlraum:

Die Variablen sind einfach — $a$ und $b$ sind Ihre Brettabmessungen, $m$ und $n$ sind die Modusindizes (ganze Zahlen, die bei Null beginnen) und $c$ ist die Lichtgeschwindigkeit. Für unsere 100 mm × 120 mm große Platine mit der Dielektrizitätskonstante von FR-4 von 4,3 erhalten Sie Resonanzen bei:

• TM₁₀-Mode bei 723 MHz
• TM₀₁-Mode bei 602 MHz
• TM₁₁-Mode bei 941 MHz

Bei jeder dieser Frequenzen steigt die Impedanz zwischen Ihren Ebenen. Wenn eine dieser Spitzen Ihre Zielimpedanz übersteigt, beobachtet das FPGA einen Spannungsabfall bei genau dieser Frequenz. Ihre Hochgeschwindigkeits-I/O weiß das nicht zu schätzen, und Sie werden anfangen, unerwünschte elektromagnetische Störungen zu erzeugen, die das EMV-Testhaus sehr unglücklich machen werden.

Das Cavity-Modell: Die Funktion von Novak Green

Der Analysator implementiert den Green'schen Funktionsansatz von Istvan Novak zur Modellierung dieses Durcheinanders. Die Impedanz zwischen zwei beliebigen Punkten auf dem Ebenenpaar ist gegeben durch:

Hier ist $d$ Ihre dielektrische Dicke, $k_x = m\pi/a$ und $k_y = n\pi/b$ sind die räumlichen Wellenzahlen, $k = \omega\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0 \varepsilon_r}$ ist die Ausbreitungskonstante und $\delta_m$ ist der Neumann-Faktor — es ist 1, wenn $m=0$ und 2 andernfalls. Gleiches gilt für $\delta_n$. Der Analysator wertet die Summe an einem einzigen Port aus, an dem der IC seinen Strom zieht ($x_1 = x_2$, $y_1 = y_2$), und gibt diesem Port eine Größe: ein Quadrat, das die Eingabe Portgröße festlegt, standardmäßig 1 mm, über das jeder Kosinus gemittelt wird. Für einen punktförmigen Port konvergiert die Summe nie, weil die 2D-Greensche Funktion an der Quelle singulär ist; das Ergebnis hinge also davon ab, wo man die Summe abbricht. Mit einem endlichen Port konvergiert sie, und unterhalb der ersten Mode hängt das Ergebnis nicht mehr davon ab, wie weit Sie den Frequenzbereich nach oben legen.

Standardmäßig setzt das Tool den Port auf den Drittelpunkt der Platine, $(a/3, b/3)$, auf dieser Platine (33,3 mm, 40 mm), und das ist Absicht. Die Spannung jeder Mode verläuft wie $\cos(m\pi x/a)\cos(n\pi y/b)$, sodass in der Mitte jede Mode mit ungeradem $m$ oder ungeradem $n$ einen Knoten hat: TM₁₀, TM₀₁ und TM₁₁ verschwinden dort alle. Nur gerade-gerade Moden wie TM₂₀, TM₀₂ und TM₂₂ haben in der Mitte ihr Maximum, und auf dieser Platine liegt die erste davon, TM₀₂, bei 1205 MHz, oberhalb des Frequenzbereichs. Eine Ecke ist dagegen ein Spannungsmaximum jeder Mode. Am Drittelpunkt ist $\cos(m\pi/3)$ nie null, also hat dort keine Mode einen Knoten: Jede koppelt mindestens mit 1/16 der Stärke, die sie in einer Ecke hätte, und das Tool zeigt die Kopplung neben jeder Mode an, hier 0,25 für TM₀₁ und TM₁₀ und 0,063 für TM₁₁. Der Standardwert ersetzt trotzdem nicht Ihr Layout: Setzen Sie die X- und Y-Position des Ports dorthin, wo das BGA tatsächlich sitzt, und prüfen Sie für den ungünstigsten Fall einen Punkt nahe einer Ecke.

Warum ein Kondensatorwert nicht ausreicht

Jeder MLCC hat eine Serienresonanzfrequenz, bei der seine Impedanz nur auf den ESR abfällt. Diese Frequenz wird durch die eigene Induktivität und Kapazität des Kondensators bestimmt:

Nehmen wir einen typischen 100 nF 0402-Kondensator mit etwa 400 pH ESL. Er wird bei etwa 25 MHz mitschwingen. Unterhalb dieser Frequenz verhält es sich wie ein Kondensator und hilft, Ihre PDN-Impedanz zu reduzieren. Oberhalb? Es fängt an, induktiv auszusehen und macht die Sache sogar noch schlimmer.

Um das gesamte Band von 100 kHz bis 1 GHz abzudecken, müssen mehrere Kondensatorwerte zusammenwirken. Die Bibliothek des Analysators hat sieben, und jeder übernimmt einen anderen Frequenzabschnitt:

Die Frage ist: Wie viele von jedem Typ? Das ist der Punkt, an dem die Dinge interessant werden, weil Sie es mit einem kombinatorischen Optimierungsproblem mit einem riesigen Lösungsraum zu tun haben.

Der Ansatz des genetischen Algorithmus

Der Analysator verwendet einen genetischen Algorithmus, um die optimale Mischung zu finden. Jede mögliche Lösung wird als Vektor aus sieben ganzen Zahlen dargestellt — eine für jeden Kondensatortyp — mit der Einschränkung, dass die Summe 30 Großbuchstaben nicht überschreiten darf. Das ist ein realistisches Limit, das auf der Platinenfläche basiert, die Sie bei einem typischen BGA-Footprint tatsächlich zur Verfügung haben.

Die Fitnessfunktion funktioniert so: Für jede Kandidatenlösung berechnet das Tool die Gesamtimpedanz des ganzen PDN. Das ist die Hohlraumimpedanz des Ebenenpaars parallel zu allen Kondensatoren und dem Regler. Dann bestimmt es das ungünstigste Verhältnis von $|Z_{PDN}|$ zu $Z_{target}$ über das Entkopplungsband, das vom unteren Ende des Frequenzbereichs bis 80 % der ersten Hohlraumresonanz reicht: 100 kHz bis 482 MHz auf dieser Platine, auf der TM₀₁ bei 602 MHz liegt. Die Aufgabe des GA ist es, dieses Verhältnis zu minimieren: Bei einem flachen Ziel bestimmt der schlechteste Punkt irgendwo im Band den Spannungsabfall. Entwürfe, die bis auf 0,1 dB an das niedrigste Verhältnis heranreichen, gelten als gleichauf, und unter ihnen wählt das Tool den, der den Rest des Bandes am nächsten am Ziel hält, wo das Budget es erreichen kann, und am nächsten an der Untergrenze, der niedrigsten Impedanz, die irgendein Entwurf innerhalb des Budgets erreicht, wo es das nicht kann. Frequenzen in diesem Band, bei denen kein Entwurf innerhalb des Budgets das Ziel erreichen kann, meldet das Ergebnis als unerreichbar, mit ihrer Untergrenze, und sie zählen gegen das Urteil.

Auswahl verwendet die Turnierauswahl mit $k=4$. Du schnappst dir vier zufällige Personen aus der Population, und wer die beste Fitness hat (niedrigste Verletzung der Zielimpedanz), darf sich fortpflanzen. Crossover ist ein Zwei-Punkt-Crossover auf dem Genvektor. Wenn Sie ein Kind erstellen, gibt es einen Schritt zur Reparatur von Beschränkungen. Wenn das Kind am Ende mehr als 30 Großbuchstaben hat, kürzt der Algorithmus die Anzahl der Kondensatoren nach dem Zufallsprinzip, bis Sie wieder unter dem Grenzwert sind. Mutation gibt jedem Gen die Chance, gemäß $\pm 1$ angepasst zu werden, gefolgt von einer weiteren Runde der Zwangsbegrenzung, um die Dinge legal zu halten. Gierige Startentwürfe und Verfeinerung rahmen den GA ein. Ein Zehntel der ersten Population wird gierig aufgebaut, indem jeweils ein Kondensator dort hinzukommt, wo er den schlechtesten Wert am stärksten senkt. Nach der letzten Generation werden die besten Entwürfe, die die Suche je bewertet hat, Schritt für Schritt verfeinert (einen Kondensator hinzufügen, entfernen oder tauschen), bewertet nach derselben zweistufigen Rangfolge am tatsächlichen schlechtesten Wert, den das Tool zwischen den Rasterpunkten sucht, statt ihn an ihnen abzulesen, bis kein einzelner Schritt die Rangfolge mehr verbessert. Deshalb landen verschiedene Zufallsstartwerte beim selben Entwurf.

Den Optimizer ausführen

Folgendes haben wir in das Tool eingegeben:

• Platinenabmessungen: 100 mm × 120 mm, $\varepsilon_r = 4.3$, $\tan\delta = 0.02$
• Ebenenabstand: 0,1 mm
• Stromversorgung: Schiene mit 1,0 V, 30 A Last, 5 % Welligkeitsbudget, also ein Ziel von 1,67 mΩ
• VRM-Kennwerte: 0,5 mΩ Ausgangswiderstand (DCR) und die standardmäßige Regelbandbreite von 100 kHz, aus denen das Tool 0,8 nH Ausgangsinduktivität ableitet; Platineninduktivität auf ihrem Standardwert von 1 nH
• Port: leer gelassen, daher setzt ihn das Tool auf den Drittelpunkt, (33,3 mm, 40 mm), mit der Standard-Portgröße von 1 mm
• Frequenzbereich: 100 kHz bis 1 GHz
• Kondensatorbudget: höchstens 30 Entkopplungskondensatoren

Wir haben ihn im kostenlosen Tarif laufen lassen, wo der GA eine Population von 200 Individuen über 150 Generationen hat (der kostenpflichtige Tarif nutzt 400 über 400). Die Ergebnisse waren recht aufschlussreich.

Impedanzprofil

Vom Standardport aus gesehen zeigt die Impedanz des Ebenenpaars ohne jede Entkopplung eine Spitze bei jeder der drei Hohlraumresonanzen, genau wie von der Mathematik vorhergesagt, und eine weit größere bei etwa 54 MHz, wo der Zuleitungspfad mit 1,8 nH mit den 4,6 nF der Ebenen resoniert. Fügen Sie den optimierten Satz von 30 Kondensatoren hinzu, und das Urteil des Tools ist deutlich: Ziel nicht erreicht über 100 kHz–482 MHz. Der schlechteste Wert sind 62,19 mΩ bei 208 MHz, +31,42 dB über dem Ziel: eine Antiresonanz, bei der die 10-nF-Bauteile, oberhalb ihrer SRF von 85 MHz induktiv, mit den 1-nF-Bauteilen und den Ebenen resonieren, die dort beide noch kapazitiv sind, die Ebenen bis zu ihrer Serienresonanz bei etwa 240 MHz. Ab etwa 140 kHz liegt das Profil überall im Band über dem Ziel, mit niedrigeren Spitzen von 17 mΩ bei etwa 1 MHz, wo die Pufferkapazität mit dem Zuleitungspfad resoniert, und 39 mΩ bei etwa 18 MHz.

Gegenüber der Platine ohne Entkopplung ist das dort, wo sie am schlechtesten war, eine große Verbesserung: Ihre 47 Ω bei 54 MHz sinken auf 13 mΩ, und der schlechteste Wert des Entwurfs liegt mehr als 57 dB darunter. Niedriger ist er aber nicht überall. Bei 208 MHz zeigt die Platine ohne Entkopplung 45 mΩ, und bei etwa 1 MHz 11,6 mΩ gegenüber den 16,6 mΩ des Entwurfs: Zusätzliche Kapazität erzeugt Antiresonanzen ebenso, wie sie welche beseitigt. Das Tool sagt auch, warum das Ziel unerreichbar ist: Von 16 MHz bis zum Bandende markiert es das Band, abgesehen von zwei schmalen Fenstern, als unerreichbar, weil kein Entwurf aus 30 Bauteilen seiner Bibliothek dort unter 1,672 bis 2,151 mΩ kommt. Keine Kombination kann das Ziel bei diesen Frequenzen erreichen. Diese Untergrenzen liegen nahe am Ziel, aber jede ist das Beste, was 30 Bauteile bei einer einzigen Frequenz für sich allein leisten können; ein Entwurf muss das ganze Band auf einmal abdecken, und der beste, den das Tool findet, erreicht in der Spitze 62,19 mΩ. Die Resonanzspitzen oberhalb des Bandes bleiben: Bei diesen Frequenzen sind die Kondensatoren induktiv, daher kann Entkopplung sie nicht beseitigen. Beherrschen lassen sie sich durch Dämpfung der Ebenen, Kondensatoren an Stellen, an denen die Spannung einer Mode groß ist (nicht in ihren Knoten), und Maßnahmen an den Platinenrändern; der Analysator fasst alle Kondensatoren am Port zusammen, die Platzierung liegt also außerhalb dessen, was er modelliert.

Optimierter Kondensatormix

Nach 150 Generationen und der anschließenden Verfeinerung hat sich der GA auf diese Lösung festgelegt, und drei verschiedene Zufallsstartwerte liefern dieselbe:

Sehen Sie sich diese Verteilung an. Siebenundzwanzig der dreißig Bauteile sind 10 nF und 1 nF, die Werte mit der niedrigsten ESL in der Bibliothek. Bei einem flachen Ziel bestimmt der schlechteste Punkt im Band den Spannungsabfall, daher bewertet der Optimierer Entwürfe zuerst danach, und auf dieser Platine ist dieser Punkt die Antiresonanz oberhalb von 200 MHz: Sie niedrig zu halten, erfordert Bauteile mit niedriger ESL in großer Zahl. Das Pufferende bekommt je ein Bauteil mit 10 µF, 1 µF und 100 nF, aber keines mit 47 µF oder 100 µF, und der Rest des Bandes bleibt unter der Spitze. Das Urteil lautet trotzdem „nicht erreicht“, und die unerreichbaren Bereiche sagen, warum: Oberhalb von 16 MHz erreichen, abgesehen von zwei schmalen Fenstern, keine 30 Bauteile aus der Bibliothek das Ziel, wie auch immer sie kombiniert sind. Das Budget ist das Problem, nicht die Kombination.

Verhalten der GA-Konvergenz

Die Fitnessmetrik (das ungünstigste Verhältnis $|Z_{PDN}|/Z_{target}$ auf dem Frequenzraster über das ganze Band) begann in der ersten Generation, die die gierigen Startentwürfe bereits enthält, bei 37,46. Bis Generation 4 war sie auf 37,13 gefallen und bewegte sich danach nicht mehr. Die 62,19 mΩ des Urteils sind das 37,24-Fache des Ziels, etwas mehr, weil das Tool die Spitze zwischen den Rasterpunkten verfeinert. Das zeigt Ihnen, dass der GA seine Antwort lange vor der Grenze von 150 Generationen gefunden hat und dass diese Antwort weit über 1 liegt. Die Stellschrauben sind mehr Kondensatoren oder ein weniger strenges Ziel.

Designen Sie Erkenntnisse, die wirklich wichtig sind

1. Der Ebenenabstand ist wichtiger als Sie denken

Verringern Sie den Abstand des Ebenenpaars von 0,2 mm auf 0,1 mm, und Sie verdoppeln ungefähr die Kapazität zwischen den Ebenen. Denken Sie daran: $C = \varepsilon_0 \varepsilon_r A / d$ — die Kapazität ist umgekehrt proportional zum Abstand. Was der Abstand nicht tut, ist die Hohlraumresonanzen zu verschieben: $d$ kommt in $f_{mn}$ nicht vor, das nur von den Platinenabmessungen und $\varepsilon_r$ abhängt. Der Abstand bestimmt, wie hoch die Resonanzspitzen sind. Halbiert man $d$, halbiert sich die Ausbreitungsinduktivität der Ebenen und mit ihr die Impedanz des Ebenenpaars, Spitzen eingeschlossen; zudem erhöht das dünnere Dielektrikum die Leiterverluste, was die Güte Q senkt und die Spitzen weiter dämpft. Das kann zwei oder drei Entkopplungskondensatoren überflüssig machen. Wenn Ihr Lagenaufbau engere Ebenenabstände zulässt, ist das wahrscheinlich die günstigste PDN-Verbesserung, die Sie vornehmen können. Die meisten Entwickler lassen diese Optimierung aus und bereuen es später, wenn sie versuchen, noch mehr Kondensatoren unterzubringen.

2. ESL dominiert über 100 MHz

Oberhalb der Serienresonanzfrequenz verhält sich ein Kondensator nicht mehr wie ein Kondensator. Er wirkt induktiv. Was bei hohen Frequenzen passiert, bestimmt die ESL, nicht der Kapazitätswert. Deshalb gibt der Optimierer den größten Teil des Budgets für die Bauteile mit der niedrigsten ESL in seiner Bibliothek aus: 27 der 30 Kondensatoren oben sind 10 nF und 1 nF im Gehäuse 0402, mit 350 und 300 pH, gegenüber 600 bis 1200 pH bei den Pufferbauteilen in 0603 bis 1206, und bei 200 Kondensatoren wählt er 129 mit 10 nF und 57 mit 1 nF. Dieser Unterschied ist entscheidend, wenn Sie bei 400 MHz ein Ziel von 1,67 mΩ treffen wollen.

3. Ignorieren Sie nicht die VRM-Schleifeninduktivität

Ihr Spannungsreglermodul hat eine Ausgangsinduktivität, die in Datenblättern normalerweise mit $L_{VRM}$ gekennzeichnet ist. Dies führt bei niedrigen Frequenzen zu einem Impedanzanstieg, den keine größere Kapazität vollständig beheben kann. Wenn $L_{VRM}$ zu hoch ist, entsteht eine Lücke zwischen dem Ende der Regelbandbreite des VRM und dem Punkt, an dem Ihr Entkopplungsnetzwerk beginnt, nützliche Arbeit zu leisten. Der Analysator modelliert dies als Reihen-RL am Ausgang des VRM, mit $L_{VRM} = R_{DC}/(2\pi f_{BW})$ aus DCR und Regelbandbreite (0,8 nH für diese Schiene), dazu in Reihe eine Platineninduktivität für den Pfad vom Regler zu den Ebenen, ein Eingabewert mit 1 nH als Standard. Das ist wichtiger, als den meisten bewusst ist.

4. Die 30-Cap-Beschränkung ist tatsächlich realistisch

Bei einer typischen BGA-Grundfläche von 15 mm × 15 mm passen in einen Ring von 5 mm um das Gehäuse physisch vielleicht 30 bis 40 Entkopplungskondensatoren. Mehr als das, und die Kondensatoren überlappen sich oder rücken so weit weg, dass ihre Induktivität ihre Wirkung zunichtemacht. Die Einschränkung zwingt den Optimierer zu klugen Kompromissen, statt das Problem mit Hunderten von Kondensatoren per roher Gewalt zu lösen. Das Tool sagt Ihnen auch, wann ein Ziel jenseits dessen liegt, was die Platine allein leisten kann. Starten Sie diese Schiene mit 200 Kondensatoren erneut, fällt sie immer noch durch, mit einem schlechtesten Wert von 7,3 mΩ bei 232 MHz, und 186–214 MHz sowie 392–482 MHz bleiben unerreichbar. Bei 1,67 mΩ gehört das obere Ende des Bandes der Kapazität von Gehäuse und Die.

Vergleich mit einer handverlesenen Lösung

Eine verbreitete Faustregel lautet: zehn Kondensatoren mit 100 nF, fünf mit 10 µF und fünf mit 1 µF. Das sind insgesamt 20 Kondensatoren, und keiner davon resoniert oberhalb der 25 MHz der Kondensatoren mit 100 nF. Der Analysator bewertet keine feste Kombination, aber er begrenzt jede Kombination aus 20: Starten Sie ihn mit einem Budget von 20 Kondensatoren, markiert er 10 MHz bis 482 MHz als unerreichbar, abgesehen von einem schmalen Fenster bei der Serienresonanz der Ebenen, weil keine 20 Bauteile aus seiner Bibliothek irgendwo in diesem Bereich unter 1,677 mΩ kommen. Die Faustregel fällt dort also durch, bevor Sie sie überhaupt laufen lassen. Fügen Sie fünf Kondensatoren mit 10 nF hinzu, verschiebt der Lauf mit 25 den Beginn dieses Bereichs nur auf 13 MHz.

Die Lösung des GA nutzt fünf der sieben Kondensatorwerte und verteilt die Anzahl so, dass der schlechteste Punkt des Impedanzprofils niedrig bleibt. Keine Faustregel kann dieses Maß an Bewusstsein für den Frequenzbereich erreichen. Es ist wie der Unterschied zwischen dem Mischen von Farbe nach Augenmaß und der Verwendung eines Spektralfotometers.

Praktische Hinweise, die Sie kennen sollten

Die Platinengröße ist entscheidend. Größere Platinen haben Hohlraumresonanzen bei niedrigeren Frequenzen. Auf demselben FR-4 hat ein Server-Mainboard mit 200 mm × 250 mm seine niedrigste Mode, TM₀₁ entlang der 250-mm-Seite, bei 289 MHz — genau in der Mitte Ihres Entkopplungsbandes, wo sie ein echtes Problem ist. Kleinere Platinen wie 50 mm × 50 mm schieben diese Resonanzen über 1 GHz, wo sie deutlich weniger Kopfzerbrechen bereiten. Die Dielektrizitätskonstante beeinflusst alles. Jede Modenfrequenz skaliert mit $1/\sqrt{\varepsilon_r}$, die Ebenenkapazität mit $\varepsilon_r$. Verlustarme Laminate wie Rogers RO4350B ($\varepsilon_r = 3.48$) und Megtron 6 (etwa 3,4 bis 3,7) haben ein niedrigeres $\varepsilon_r$ als FR-4 (etwa 4,2 bis 4,6). Ein Wechsel zu ihnen hebt Ihre Resonanzfrequenzen also an, um etwa 11 % beim Schritt von 4,3 auf 3,48, und senkt die Kapazität zwischen den Ebenen im selben Verhältnis. Um die Moden abzusenken, sind die Hebel ein Dielektrikum mit höherem $\varepsilon_r$, etwa die dünnen Laminate mit eingebetteter Kapazität, die für Ebenenpaare gemacht sind, oder größere Ebenen. So oder so: Prüfen Sie, wo die Moden landen, bevor Sie das Material wechseln. FR-4 mit 4,3 liegt ziemlich im Mittelfeld, weshalb es so beliebt ist. Die Verlusttangente sorgt für Dämpfung. Der $\tan\delta$ von FR-4 von etwa 0,02 sorgt für eine moderate Dämpfung dieser Resonanzspitzen. Wechseln Sie zu einem Laminat mit geringem Verlust, bei dem $\tan\delta$ etwa 0,002 liegt, und Sie werden viel schärfere Resonanzspitzen sehen, die sich durch Entkopplung schwerer unterdrücken lassen. Manchmal ist ein kleiner Verlust dein Freund.

Einpacken

PDN-Design ist im Kern ein Problem im Frequenzbereich, das vier Dekaden Bandbreite umfasst. Diese Hohlraumresonanzen des Ebenenpaars erzeugen Impedanzspitzen, die von Hand gewählte Entkopplungsstrategien fast immer übersehen. Der Ansatz mit dem genetischen Algorithmus findet die beste Kondensatorkombination, die er für das Band unterhalb der ersten Hohlraummode finden kann, und hält dabei realistische Grenzen für die Zahl der Kondensatoren ein, die Sie physisch platzieren können; und wenn keine Kombination mit dieser Anzahl das Ziel erreichen kann, sagt Ihnen das Tool, wo und um wie viel, statt es zu verbergen.

Sie können das Tool selbst unter rftools.io/tools/pdn-impedanz ausprobieren. Geben Sie die Abmessungen Ihrer Platine, die Lackup-Parameter und die Leistungsanforderungen ein und lassen Sie dann den Optimierer die Entkopplungslösung herausfinden. Er wird wahrscheinlich etwas Besseres finden als die Faustregel, die Sie verwenden wollten.

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