电容这段走线影响这么大？

edadoc · 发表于 2022-12-21 15:07:38

公众号：高速先生

作者：李远恒

一日，来了一个电源仿真项目，雷工像往常一样熟练的打开了PCB文件，先是例行查板。不查不要紧，一查还真有问题，话不多说直接上图：

定睛一看，这不就是一个普普通通的BGA嘛，能有啥问题，但我要告诉你截图时同时打开了TOP面和BOT面，是不是就发现了问题了，是的，BOT面一个电容也没有，电容全部摆放在BGA的周围，这样的话，小容值的去耦电容由于距离BGA电源pin过孔很远，效果就会减弱甚至是没有，对PDN阻抗的影响会比较大。雷工立马反馈了修改意见，同时也想仿真一下，与理论相结合，仿真结果如下：

仿真结果与猜想一致，例如1uF这类小电容完全没起作用，故其谐振点并未体现在PDN阻抗曲线上面。Layout工程师很快就将小电容修改到BAG下方，雷工拿到PCB文件再次导入仿真软件进行验证，结果却令人大吃一惊，居然与前仿电容位于BGA管脚下方的结果有较大出入：

雷工心想，难道是之前仿真出错了？随即查看PCB，看能否找到原因，发现之前仿真的电容位置与实际PCB电容摆放的位置有细微的差异，对比图如下：

由于是盲埋孔设计，雷工仿真时直接把焊盘放到了过孔上，实际电容布局却引入了一小段3mil左右的走线，心想难道是这段走线引起的差异？？？

根据电容频率公式：

实际电容的谐振频率与电感L(此处L包括电容寄生电感以及回路电感)和容值有关， L越大，则谐振频率越小。结合此处情况，就是电容PIN到过孔走线变长，引起回路电感变大，但这3mil的长度在整个回路当中占比很小，几乎对谐振频率无影响才对，反观上述对比图，明显电容谐振点趋向高频，与该处理论冲突，故雷工就放弃了这个猜想。

电容谐振点阻抗变小，莫非是电容模型的问题？继续检查仿真的工程文件，原来是因为更新导入PCB文件时，没有保留原设置，导致1uF电容变成了理想电容，这样就相当于没有考虑电容本身寄生参数的影响，从而导致结果差异比较大，重新添加正确的电容模型，结果与之前仿真一致，雷工悬着的心终于落了地。