PDN设计关键点之滤波电容位置

1 电源是否必须经过滤波电容进入芯片管脚

有些硬件设计规则中要求：电源必须经过滤波电容进入芯片管脚。这一规则在低频板卡和单、双面板中适用，在高频板卡和多层板中不适用。
原因在于：
 电源经滤波电容进入芯片管脚会增长走线距离，加大寄生电感，降低电容谐振频率；
 高频噪声通过电源/地之间平板电容和芯片Die内电容去耦，减小管脚与平面之间的走线距离可以减小走线的寄生电感，增强平板电容滤波效果；

图 1 单/双层板电源经滤波电容进入芯片管脚
实际上，电源供电网络中，电源、地之间的平板电容，是板级响应速度最快的滤波元件。在多层板设计时，电源与地一般都使用的是完整的电源平面，电源与地之间会形成平板电容。多层板的电源供电网络典型结构如下图所示，通过各级滤波元件对不同频段的噪声进行滤除：
a) 首先是电源供电的源头，VRM部分，可以滤除几十k~几百k以内的电源噪声；
b) 然后是Bulk电容，可以滤除几百k~几M以内的电源噪声；
c) 板上滤波电容，可以滤除几M~100M以内的电源噪声；
d) 电源/地平板电容，滤除几百M左右的电源噪声；
e) 芯片封装内部电容及芯片封装基板平板电容，负责滤除几百M以上的电源噪声。