PDS 基本原则1

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噪声限制
就像系统中的器件对于当前电源系统耗用的电流量存在要求一样，对于电源清洁度同样存在要求。此清洁度要求指定了电源上存在的最大噪声量，通常将其称为的纹波电压 (VRIPPLE)。大部分数字器件 （包括所有基于 UltraScale 架构的器件）都要求 VCC 电源浮动范围不超过器件数据手册中记录的规格。数字器件耗用的电量随时间而变，此变化在所有频标上都会出现，因此导致需要宽频段 PDS 来保持电压稳定性。• 功耗的低频变化通常是由于启用或禁用器件或器件大部分或者出现诸如数据流量或数据处理之类的事件所导致的。这种变化发生的时间范围介于数毫秒到数天之间。• 功耗的高频变化是器件内部的个别开关事件所导致的。这种情况发生在时钟频标以及最初几个时钟频率谐波 （上限 5 GHz）标度上。由于器件的 VCC 电压电平为固定值，因此功耗需求改变会表现为电流需求改变。 PDS 必须适应这些电流汲取变化，并尽可能减小电源电压变化。当器件中的电流汲取发生变化时， PDS 无法即时响应此变化。由此导致器件电压发生改变的一小段时间之后 PDS 才会响应。造成这种 PDS 延迟的两个主要原因对应于两个 PDS 主要组件：电压调节器和去耦电容。PDS 的第一个主要组件是电压调节器。电压调节器可观测其输出电压并调整其提供的电流量，以保持输出电压恒定。大部分常用电压调节器只需几毫秒到几微秒即可完成此调整。电压调节器可为在所有频率 （从 DC 到数百 kHz）发生的事件有效保持输出电压恒定，具体取决于调节器 （部分调节器能够有效调节低 MHz 频率）。对于在高于此范围的频率发生的瞬态事件，电压调节器响应新的电流需求级别时存在时间延迟。例如，如果器件的电流需求在几百皮秒内增大，那么器件电压会稍稍下降，直至电压调节器经调整适应更高级别的新电流要求为止。此延迟可能持续几微妙到几毫秒。在此期间，需要另一个组件来替代调节器，以避免电压下降。第二个 PDS 主要组件即去耦电容 （也称为旁路电容器）。去耦电容可用作为器件的本地储能器。电容器无法提供 DC电源，因为它只能存储少量电能 （电压调节器可提供 DC 电源）。该本地储能器应可快速响应不断变化的电流需求。电容器能够有效使电源电压维持在数百 kHz 到数百 MHz 的频率范围内 （时间范围为几毫秒到几纳秒）。离散去耦电容不可用于高于或低于此范围的频率上发生的任何事件。例如，如果器件中的电流需求在几皮秒内增大，那么器件电压会稍稍下降，直至电容器能够向器件提供额外电荷为止。如果器件中的电流需求在此新级别保持一段时间不变 （以毫秒为单位），那么与去耦电容并行工作的电压调节器电路会更改其输出以代替电容器来提供此新级别电流。