 Loadboard设计时，信号线大家都很小心——阻抗匹配、长度匹配、隔离。但电源线常常被当成“连通就行”。结果就是芯片电源引脚上的电压和测试机设定的不一样，或者动态电流大时电压跌落，测试结果不稳定。今天聊聊Loadboard上电源分配的几条基本原则。  一、电源路径上的三个问题 从测试机电源通道到芯片电源引脚，电流走过一段不短的路径：测试机输出端→电缆→连接器→Loadboard走线→去耦电容→芯片引脚。每一个环节都可能出问题。 问题一：直流压降 电流流过走线和电缆时，会产生压降。V = I × R。电流越大、走线电阻越大，压降越大。到了芯片引脚，电压已经比设定值低了一截。 问题二：瞬态跌落 芯片工作时电流不是恒定的。逻辑翻转的瞬间会抽取很大的瞬态电流。这个电流在电源路径的电感上产生压降，导致芯片引脚电压瞬间下跌。如果跌得太低，芯片可能复位或逻辑出错。 问题三：回路噪声 电源电流和地电流是成对出现的。如果电源走线和地走线不配合，会形成大的电流环路，向外辐射噪声，同时也容易接收外部干扰。 二、Loadboard电源分配的基本原则 原则一：电源和地走线尽量宽 走线越宽，电阻越小，直流压降越小。同时电感也越小，对瞬态电流的响应更好。电源线和地线宽度至少是信号线的2-3倍。如果空间允许，能铺铜箔的区域直接铺铜。多层板中，用单独的电源层和地层是最理想的。 原则二：电源和地尽量靠近 电源线和地线靠得近，电流回路的面积小，辐射和接收干扰的能力都弱。在双层板中，电源和地走线并行紧贴。在多面板中，电源层和地层相邻叠放，利用层间电容提供高频去耦。 原则三：星形分配vs 菊花链分配 如果Loadboard上有一个电源要给多个芯片供电，有两种分配方式： 星形：从电源入口分叉，分别走到每个芯片。各芯片的电源路径相互独立，互不干扰。缺点是走线长，可能需要更多层数。 菊花链：从一个芯片走到下一个芯片，串联下去。走线短，但前面的芯片会受后面的芯片影响。 对于测试Loadboard，推荐星形，各工位独立，故障隔离性好。 原则四：入口电容+ 本地电容 在电源入口处放一个大电容，用于稳定整板电源。在每个芯片电源引脚旁边放一个小电容，用于提供瞬态电流。二者缺一不可。只有入口电容，瞬态电流来不及供给；只有本地电容，低频纹波滤不掉。 三、去耦电容的摆放 靠近芯片：电容离芯片引脚越近效果越好。理想情况是电容的焊盘和芯片电源引脚的焊盘直接用宽线连接，中间不要过孔。如果必须用过孔，至少用两个过孔并联，减小电感。 多个小电容并联：如果芯片需要很大的瞬态电流，可以用多个小电容并联替代一个大电容。并联后的等效串联电感更小，高频响应更好。 例如：10个0.1μF并联，总容量1μF，但高频性能远好于一个1μF电容。 电容的地端要直接连接到地平面，不要绕远路。如果地线长了，电容的效果会大打折扣。 四、大电流电源的特别考虑 开尔文连接：对于大电流电源，测量电压时要用开尔文连接。 Force线：承载大电流，走宽线，可以有压降 Sense线：只测量电压，几乎没有电流，走细线，独立走到芯片引脚根部 测试机通过Sense线测量芯片引脚上的实际电压，调整Force线的输出，补偿压降。这样即使Force线上有0.1V压降，芯片引脚上的电压仍然是设定值。 多个电源引脚并联：有些芯片有多个VDD引脚，内部连在一起。在Loadboard上，把这些引脚也连在一起，共用一组去耦电容。注意总电流要分摊在每个引脚上，单个引脚的电流不能超过极限。 五、检查清单 画完Loadboard，快速检查以下几点： 电源走线宽度是否足够？ 能否用铜箔代替走线？ 每个芯片电源引脚旁边是否有一个0.1μF电容，距离在几毫米以内？ 电容的地端是否直接连接到地平面？ 大电流电源是否做了开尔文连接？ 多个工位是星形分配还是菊花链？星形更好。 电源层和地层是否相邻？ Loadboard上的电源分配，不是连通就行。 宽走线、星形分配、本地电容、开尔文连接，这些设计细节直接影响芯片引脚上的电源质量。电源不稳，测试结果就不稳。 下次画Loadboard，多花点时间规划电源分配，能省掉后面很多调试时间。  |
