【PI仿真笔记2-电容模型2】

PI仿真笔记2-电容模型2

4.不同容值电容并联对阻抗曲线的影响

一般PDN都会有阻抗曲线的要求，如I.MX8的电源阻抗要求如下：

基于VRM模型的分析
https://blog.youkuaiyun.com/qq_42682826/article/details/126773978?spm=1001.2014.3001.5502
选用2段式VRM模型模拟真实VRM的要求，如下图所示

0~100M的PDN要求假设为12.5mOhm，则目前在2.2M以上阻抗超标。

添加1颗22uF/0402陶瓷电容后，PDN曲线变化为如下形式，即阻抗超标点移动至11.2MHz以后。对比22uF陶瓷电容的阻抗曲线可知，阻抗超标点右移的原因是，22uF电容本身的阻抗曲线约在11.2M之后才超过12.5mOhm。

针对11.2MHz之后的超标点，应选择谐振点在11.2MHz之后的电容，如0.1uF/0402，添加1颗0.1uF/0402电容后的PDN阻抗曲线如下图，可以看出，0.1uF/0402电容本身在谐振点处的阻抗高于12.5mOhm，所以无法将整个PDN网络的阻抗调整至12.5mOhm以下。

根据之前的分析，电容并联后会降低阻抗，故并联5颗0.1uF/0402陶瓷电容，可实现如下效果。在25MHz之后阻抗被拉低，满足了12.5mOhm的阻抗要求，但是却出现了一个谐振点。

单独仿真1颗22uF/0402+5颗0.1uF/0402电容并联的波形，可知，谐振点是由于22uF电容与5颗0.1uF电容产生的谐振导致。

这种现象是由于容值相差比较大的电容，大容值的寄生电感与小容值的电容之间形成谐振导致的，一般通过添加在两个容值之间的电容进行优化。这里，添加3颗1uF/0402电容。仿真22uF/0402+1uf/04023+0.1uf/04025的阻抗曲线如下，可见添加3颗1uF/0402电容后，之前的谐振峰已经被压低到要求的12.5mOhm以下。

实际仿真VRM，得到VRM的阻抗曲线如下，即在1k~100M全频带，基本上都可以满足VRM 12.5mOhm的阻抗要求。

综上：

• 在进行PDN设计时，应根据PDN不满足要求的频段选择对应的电容，电容容值应先选择大容值部分，压低低频段阻抗曲线；
• 在高频段部分，应选择小容值电容，通过多个小容值电容并联的方式降低小容值电容的阻抗；
• 容值差异过大的电容并联时会产生谐振峰，谐振峰的阻抗很有可能会超过阻抗限值，此时需要使用中间值的电容压低谐振峰的阻抗；
• 一般并联的不同种类的电容容值差异不要超过10倍，这样并联谐振峰不至于过高；

PS：ADS导入电容S参数和Spice模型的方法

1. 使用电容的S参数

如在murata官网下载S参数模型
https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid=zh-cn&jis=false&md5=ec0a17df65118905bbd37144f7eaf54c

S参数下载时，可选择精确和简单两种方式。
然后在ADS中，在“Data Items”中添加S参数组件

之后，双击组件

选择下载的S参数




之后就可以用S参数直接进行阻抗仿真

2. 使用电容的Spice模型

Spice的下载方式与S参数一致，在下载时选择Spice模型即可

但与S参数不同的是，Spice不能直接调用，需要先添加库。在“File”中选择“Import”




插入完成后，在workspace中会显示该元器件的spice

调用时，在“Insert”——》“Component”——》“Component Library”中选择对应的spice模型

右键，选择“Place component”，即可放置对应的模型。