PDN(Power Distribution Networks)은 마이크로프로세서, DSP, FPGA 및 ASIC와 같은 민감한 부하를 위한 낮은 노이즈 DC 파워 레일을 다수 제공해야 합니다. 더 빠른 속도와 더 높은 밀도에 대한 추구는 더 낮은 전압 레벨과 더 높은 전류를 통한 더 빠른 에지 속도, 더 높은 주파수 및 더 많은 레일을 의미합니다. 이는 신호 무결성과 전력 무결성 모두에 대한 설계에 압박을 줍니다.

전력 무결성 측정의 목표는 POL(Point of Load)에 도달하는 전압 및 전류가 모든 예상 작동 조건에서 부하의 파워 레일 사양을 충족하는지 확인하는 것입니다. GHz 주파수에서 밀리볼트의 파워 레일 노이즈를 정확하게 측정하려면 특별한 주의가 필요합니다.

1V~48V 이상의 파워 서플라이 처리

많은 FPGA 및 SoC에 대한 기본 서플라이 전압이 상당히 하락했지만, 이것은 파워 서플라이만 고려할 문제는 아닙니다. 온칩 I/O 서플라이는 기본 로직 서플라이보다 훨씬 넓은 범위를 커버할 수 있습니다. POL 조정기 또는 VRM(Voltage Regulator Module)에 전원을 공급하는 벌크 서플라이는 훨씬 높은 전압을 가지는 경우가 자주 있습니다.

많은 스코프와 프로브는 DC 오프셋 일부를 제공할 수 있지만, 시스템 내의 모든 파워 레일을 처리하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 그리고 더 낮은 구간당 볼트(고감도) 설정에서 장비 시스템은 더 적은 오프셋을 제공하는 경향이 있습니다. DC 차단이 하나의 선택지이지만, 바람직하지 않은 경우가 많이 있습니다(위 참조).

위에서 설명한 고주파 요구 사항을 해결하는 것 외에도 TPR1000 및 TPR4000과 같은 파워 레일 프로브는 광범위한 전압 레벨을 처리하기 위해 높은 오프셋 범위를 제공합니다.

배전 네트워크 임피던스 측정

FPGA, 프로세서 및 기타 복잡한 IC에 전력을 공급하는 PDN의 경우, 빠른 수요 변화에 대응하기 위해 높은 전류를 제공할 수 있도록 파워 레일 임피던스가 낮아야 합니다. 그러나 네트워크는 전압 조정기, 디커플링 커패시터 및 PCB 트레이스를 포함한 많은 임피던스로 구성됩니다. 고속 스위칭에는 광대역 주파수가 포함되며 예상치 않은 임피던스 변화로 과도한 과도 현상이나 노이즈가 발생할 수 있습니다. 넓은 주파수 범위에 걸쳐 네트워크 설계의 임피던스를 측정하면 네트워크가 원치 않는 일을 발생시키지 않을 것이라 확신할 수 있습니다.

네트워크 임피던스 측정은 100kHz~6GHz를 측정할 수 있는 2포트 TTR500과 같은 VNA를 사용하는 전형적인 방식으로 수행됩니다.

5 및 6 시리즈 MSO 오실로스코프는 분석 소프트웨어, 신호 발생기(내장 또는 AFG31000 시리즈) 및 절연 변압기를 사용하여 10Hz까지 파워 레일 임피던스를 측정할 수 있습니다.

Power rail noise impacts clock and data signal jitter

Noise on power rails often translates into jitter on high-speed data lines. Jitter and power integrity should be analyzed in both the time and frequency domains. Comparing periodic jitter (PJ) frequencies in the TIE spectrum to spurs in the power ripple spectrum is a fast and accurate way to identify signal integrity problems caused by a power distribution network (PDN). This type of analysis requires an oscilloscope with good spectrum analysis capability as well as good jitter analysis.

Learn about using mixed signal oscilloscopes to diagnose jitter caused by power integrity problems