PDN 目标阻抗与电源去耦电容组合计算器

在 FPGA / CPU / GPU / 高速 MCU 板卡设计中,为防止多个门电路同时开关(SSO)引起电源塌陷(Ground Bounce / Power Sag),电源分配网络 (PDN) 必须在带宽范围内满足目标阻抗 $Z_{target}$。本工具自动计算目标阻抗并推荐电容阶梯组合。

常见如 FPGA 核心电压 0.9V/1.0V/1.2V,DDR 1.2V/1.35V,MCU 3.3V
核心电源 Core 通常取 2%–3%;普通 IO 铺轨取 5%
芯片从空闲到满载(或 transient 同步开关)的最大电流跳变
去耦电容有效响应带宽,高于此频率由电源/接地平面间电容负责

计算结果

容许最大纹波电压 ΔVmax mV
PDN 目标阻抗 Ztarget
整体去耦所需最小总电容 Ctotal μF
推荐去耦电容阶梯组合方案

电源完整性 (PI) 核心公式:

$$\Delta V_{max} = V_{dd} \times \frac{\text{Ripple\%}}{100}$$

$$Z_{target} = \frac{\Delta V_{max}}{\Delta I_{max}} = \frac{V_{dd} \times \text{Ripple\%}}{\Delta I_{max}}$$

$$C_{total} \approx \frac{\Delta I_{max}}{\Delta V_{max} \times 2\pi f_{transit}}$$

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