有塊數(shù)字電路板需要對(duì)其軌電壓去耦進(jìn)行“最壞情況”分析,但挑戰(zhàn)在于要確定最壞情況下的電流脈沖情況。
當(dāng)前的任務(wù)是要表明,將軌電壓傳送到一塊元器件稠密的電路板上時(shí),其對(duì)于每安培電路板電流變化,不會(huì)經(jīng)受超過(guò)40mV的瞬時(shí)漂移。上述變化(從10~90%和從90~10%)的上升和下降時(shí)間規(guī)定為不超過(guò)3ns。
分析的第一部分是要表征電流漂移。為此設(shè)計(jì)了兩個(gè)模型:正弦半波和帶位移余弦。如圖1和圖2所示,可以對(duì)這兩種情況推導(dǎo)出脈沖輪廓的參數(shù),從而產(chǎn)生3ns的上升時(shí)間和3ns的下降時(shí)間。
這兩個(gè)脈沖模型之間的主要區(qū)別在于,正弦半波在電流流動(dòng)的起止位置具有拐角,在這些地方一階導(dǎo)數(shù)會(huì)發(fā)生突變;帶位移余弦模型可以使這些過(guò)渡變得平滑,因此沒(méi)有一階導(dǎo)數(shù)突變。其結(jié)果很快就會(huì)顯而易見(jiàn)。

圖1:正弦半波脈沖模型在電流的起止位置具有拐角,在這些地方一階導(dǎo)數(shù)會(huì)發(fā)生突變。

圖2:帶位移余弦脈沖模型使過(guò)渡變得平滑,因此沒(méi)有一階導(dǎo)數(shù)突變。
把這兩個(gè)脈沖模型重疊起來(lái)就會(huì)發(fā)現(xiàn),盡管它們倆有所不同,但是確實(shí)彼此非常接近。

圖3:兩個(gè)脈沖模型非常接近。

圖4:電路板和電源電容器可以看作五個(gè)R、L、C的組合。
可以確定,+5V電源軌上的電容可以看作五個(gè)R、L、C的組合,其中有些是關(guān)于單個(gè)電容器,還有一些是關(guān)于多組電容器(圖4)。性能分析方法是將符合所選脈沖模型的電流脈沖注入,然后使用遞歸微分方程檢查圖5所示的電壓結(jié)果“e”。

圖5:用遞歸微分方程檢查電壓結(jié)果(本例中j=5)。
由于負(fù)載電流是從電容器組合中拉出,而不是將其灌入到這個(gè)組合,因此計(jì)算出的電壓“e”必須要從+5V電源軌中減去。結(jié)果如圖6所示。

圖6:從圖中可知兩種脈沖模型的軌電壓漂移情況。
上述結(jié)果表明,兩種電流脈沖模型均符合<40mV的要求。值得注意的是,正弦半波模型的軌電壓突變是由正弦半波不連貫的di/dt所引起,在現(xiàn)實(shí)世界中,這只是實(shí)際情況的近似值。
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