[發(fā)明專利]一種電源傳輸網(wǎng)絡(luò)PDN頻率阻抗測試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911386218.4
• 申請日: 2019-12-29
• 公開（公告）號: CN111209654B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋珂
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 濟(jì)南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發(fā)明提供了一種PDN頻率阻抗測試系統(tǒng)及方法，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)VRM板卡、兩塊負(fù)載板、函數(shù)發(fā)生器、示波器以及上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)VRM、Bulk/SMT?Caps、PCB這幾部分共同影響下的PDN頻率阻抗的測試，通過上位機(jī)控制函數(shù)發(fā)生器的信號邊沿速率以及獲得示波器的測量信息并獲得PDN頻率阻抗數(shù)值的測試數(shù)據(jù)，使得大頻率范圍內(nèi)的PDN測試成為可能，全自動實(shí)現(xiàn)對信號邊沿速率的控制、電壓值信息的獲取、電流信息的獲取、數(shù)據(jù)的快速處理。本發(fā)明可代替VNA儀器進(jìn)行PDN頻率阻抗測量，解決了實(shí)驗(yàn)室缺乏設(shè)備的狀況，并且通過數(shù)據(jù)分析，獲得測試曲線低頻段的零極點(diǎn)位置后，可以倒推出VRM模型，測試數(shù)據(jù)和VRM模型又可以修正標(biāo)定軟件的仿真結(jié)果，增加仿真準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PDN阻抗測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電源傳輸網(wǎng)絡(luò)PDN頻率阻抗測試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行Layout后仿真，可以獲得電源傳輸網(wǎng)絡(luò)(PDN，PowerDistribution?Network)的頻率阻抗曲線，如圖1所示，一般仿真曲線只包含了PDN中的PCB銅箔層，以及輸出電容、電感、磁珠等被動元器件。而一個完整PDN是指從源端到設(shè)備端所有電源路徑，從源端到設(shè)備端包括VR(Voltage?Regulator，穩(wěn)壓器)、大電量電容、貼片陶瓷電容、PCB-Planes、芯片。而由于VR的封裝模型和芯片的封裝模型廠商一般不會提供，所以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段PDN頻率阻抗曲線仿真觀察也只局限在PCB-Planes和輸出電容這一部分，兩端的VRM(Voltage?Regulator?Module，電壓調(diào)節(jié)器)和芯片通常設(shè)為開路狀態(tài)。

通常芯片手冊中給出的PDN?Requirement是全鏈路的仿真結(jié)果，所以項(xiàng)目中的仿真結(jié)果只能在幾十兆到幾百兆赫茲的頻段與手冊中的PDN要求做對比。要想獲得板卡實(shí)際的PDN頻率阻抗情況，需要使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)進(jìn)行測試。由于VNA通常用用來測試射頻器件或者散射參數(shù)，采購單用與PDN的頻率阻抗測試會浪費(fèi)資源，所以非通信公司的實(shí)驗(yàn)室VNA是比較少有的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電源傳輸網(wǎng)絡(luò)PDN頻率阻抗測試系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行PDN頻率阻抗測試存在的設(shè)備成本高的問題，降低測試成本，提高仿真結(jié)果準(zhǔn)確度。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種電源傳輸網(wǎng)絡(luò)PDN頻率阻抗測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

VRM板卡、兩塊加載板、函數(shù)發(fā)生器、示波器以及上位機(jī)；

所述VRM板卡通過連接器連接兩塊加載板，所述VRM板卡包括VRM和電感電容，所述加載板包括作為開關(guān)控制的功率MOSFET、作為負(fù)載的精密電阻、作為信號放大器件的運(yùn)算放大器；

所述函數(shù)發(fā)生器接入VRM，并通過連接器接入加載板的MOSFET，控制MOSFET開關(guān)速度；

所述示波器連接兩塊加載板，獲得加載板精密電阻兩端電流變化率以及VRM輸出端的電壓變化值；

所述上位機(jī)連接函數(shù)發(fā)生器以及示波器，控制函數(shù)發(fā)生器的信號邊沿速率以及獲得示波器的測量信息并獲得PDN頻率阻抗數(shù)值的測試數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述PDN頻率阻抗的計(jì)算公式如下：

Z_pdn為PDN頻率阻抗，V_noise為VRM輸出端的電壓變化值，Δi為加載板精密電阻兩端電流變化率。

優(yōu)選地，所述VRM的電路模型為四元件線性模型，具體為：電阻R_flat與電感L_slew并聯(lián)后依次串聯(lián)電感SL_out以及電阻R₀，電阻R₀另一端接負(fù)載。

優(yōu)選地，所述VRM的電路模型中各元件的參數(shù)的計(jì)算公式如下：