使用目標阻抗去衡量仿真得到的PDN阻抗是否達標，并不是一個科學的做法。但很多時候選擇的IC可能并沒有提供各個頻段所需的PDN阻抗值，甚至翻完整個Datasheet都沒有提及PDN，這個時候就需要用到目標阻抗法來衡量仿真結果，畢竟有一個經驗公式總比瞎搞好。

設計中，PDN也叫電源分配網絡，全稱是Power Distribution Network。為負載提供低噪聲的電源，為信號提供低阻抗的返回路徑等等都是它需要做的，它是衡量電源設計質量的重要指標。

在一個系統中PDN的頻率從HZ到GHZ都有。幸運的是對于PCB來說并不需要管這么寬的范圍，低頻段的交給VRM，高頻段的交給IC的片上電容，實際上對于PCB來說需要關注的大概就在100K~100MHZ這樣一個范圍。

上面這張圖中有一根橫線（Z target），這跟橫線就是目標值，判斷電源設計是否合理，很重要的一個指標就是PDN阻抗不能超過目標值。

這個目標值在一些優秀的IC廠商提供的DATASHEET中明確給出，而且是各個頻段對應不同的目標值，通常低頻要求目標值較低，隨著頻率增高，這個值會逐漸增加(并不是說高頻要求降低了，只是把這個任務的很大一部分交給了片上電容來完成)。

但對于沒有給出這些信息的IC廠商，就可以考慮使用經驗公式：目標阻抗法。

其公式為：

其中Ztarget是我們的目標值，Vsupply表示電壓值，%ripple則是紋波的百分比，分母則是最大電流。

如果用最大電流來計算，會使得實際的目標阻抗值比較苛刻，正常情況下可以取0.5倍最大電流值計算即可，樂觀點還可以0.3倍最大電流計算。

假設這個電源電壓5V，紋波的峰峰值是3%，最大電流是2A，那么悲觀的人得出的目標阻抗是：Ztarget=(5*0.03)/2=0.075；

心態正常的人得出的結果是：Ztarget=(5*0.03)/(2*0.5)=0.15；

樂觀的小伙伴結果是：Ztarget=(5*0.03)/(2*0.3)=0.25。

因此目標阻抗在一定程度上屬于看心情。

不管心情如何，總歸是算出了一個目標阻抗值，有這就可以用于判斷PDN阻抗是否達標。

同樣是這樣圖，我們假設Ztarget是我們計算出的目標阻抗，那么實際我們仿真出來的PDN阻抗在約200K~200MHZ這個范圍內都是達不到要求的。

想要優化PDN阻抗值，使其在目標值以下的辦法還是挺多的，比如改變層疊之類的。眾多方法中，最有效的還是電容。

電容的應用從原理上來說分為兩種，一種是并聯大量的同類型電容，這個時候可以有效降低電源阻抗，且并不會改變諧振頻率。

另外一種則是并聯不同容值的電容，使用這種方式可以針對性的優化特定頻段，但會引入新的反諧振點。

電容的調整是一個很復雜的事情，不光需要考慮各種類型電容的搭配，還需要考慮實際安裝位置帶來的影響。這種情況下使用前仿真來評估就顯得有些力不從心，復雜的計算還是要交給后仿真。

在后仿真中，可以導入實際的PCB板和我們用到的電容庫，讓軟件自動優化，給出限定條件下的最優解。

來源： 本文轉載自PCB設計與信號完整性仿真公眾號

審核編輯：湯梓紅