635
公众号 | 高速先生，作者 | 黄刚
在SI这个行业待久了，Chris发现其实也蛮卷的，就好像前几周写的电容滤板半径这篇文章，最新一些和Chris很熟的网友也评论说：现在好好做设计，好好做仿真都不行啦？一定要发明一些听起来很高大上的专有名词才能衬托自己的厉害？所谓滤板半径，其实就是研究如何摆放电容的位置，优化它给负载芯片的去耦效果的问题嘛，大电容摆远点，小电容摆近点，无非是考量电容到负载的等效电感的影响程度，就非要说得文绉绉的？
对此，Chris举双脚赞同，但是大家不能怪高速先生哈，这些名词也不是我们发明的是吧。所以Chris继续翻这篇文章的评论时，竟又听到另外一种声音：还有没有这样文绉绉的名词，给我来一打！我就喜欢听高速先生用简单的语言翻译，翻译后的内容就能轻松get到了！显然，Chris更喜欢这种态度，然后呢，借着组内的同事们刚好也问到一个不常听的概念，就“勉为其难”再给大家做一个科普咯。
它就是今天的猪脚——转移阻抗。
相信大家会第一时间通过某搜索引擎去查这个名词。一般来说，建议大家不要查，因为查到的东西大家看完后其实也基本跟没看过一样。转移阻抗是电路分析与设计中的一个重要概念，用于描述电路中信号传递的特性。它代表了输入和输出之间的关系，并对电流、电压和功率等参数进行计算。转移阻抗的原理基于欧姆定律和基尔霍夫定律。根据欧姆定律，电流与电压之间存在线性关系，而基尔霍夫定律则描述了电路中电流和电压的分布和总和等特性。通过计算输入信号与输出信号之间的比值，可以得到转移阻抗。对于线性系统，转移阻抗是一个常数；而对于非线性系统，转移阻抗可能是一个函数，表示输入信号与输出信号之间的关系……嗯，查完也看完了，大家感觉怎么样？
算了算了，Chris要不举个例子吧，我相信效果应该会比你们强行理解要来的好。我们假设在下面这个具体PCB电源设计的场景中，左边的电源VRM芯片给两颗DDR4颗粒供电，电压大家也知道，1.2V。
PDN阻抗前面问了大家，大家是知道的哈。那我们分别仿真得到颗粒1和颗粒2两个负载的PDN阻抗结果，如下所示。当然，我们按每个颗粒的最大电流是0.5A，然后允许1.2V电压波动的纹波幅度为5%，这样我们能计算得到满足要求的PDN目标阻抗值，也就是下面黑色的spec线。
可以看到，两个颗粒经过合理的设计，在板级的频段（几十MHz吧）能满足这个目标阻抗的要求。上面也是我们正常去做PDN仿真输出的结果，给出的是每个负载端的Z阻抗曲线，也称之为自阻抗。Z22是第一个颗粒的自阻抗，Z33是第二个颗粒的自阻抗。
那针对这个例子而言，什么叫转移阻抗呢？假设我们在上面的仿真中，增加一个仿真项，我们仿真第一个颗粒与第二个颗粒之间的阻抗，也就是Z32，仿真结果如下：
这个Z32就是我们今天要介绍的新概念，转移阻抗。那大家就好奇了，Z22和Z33的意义都知道，是表征在颗粒1和颗粒2需要拉载一定电流值的时候，由于存在自阻抗就会在颗粒处产生纹波。那Z32的意义是什么呢？
顺着大家对自阻抗理论的观点，Chris决定延伸一下。在上面的电源链路仿真中，我们分别去做下面两个case：case1是在dram2拉载电流，同时也去看dram2的纹波；case2是我们在dram1中拉载电流，然后同样还是看dram2的纹波。
那经过仿真之后就会分别得到case1和case2在dram2处的纹波结果。
其中case1的结果就是我们仿真颗粒2自阻抗时的表现，如下图所示，的确是能满足±5%纹波的要求。
当然还仿真了case2，就是颗粒1 拉载电流在颗粒2位置的纹波大小，如下所示：
感觉也不小哦，那到底这个case2的纹波表示啥意思呢？如果现在不懂的，别急哈，我们接着往下看。
那当然还有一种case，那就是两个颗粒都同时工作，同时拉载电流的情况，这个case更符合产品工作的场景，我们把它叫case3吧。
仿真后也能得到case3情况下同样在dram2位置的纹波结果，如下图。
感觉如果两个颗粒都同时拉载电流的时候，颗粒2的纹波好像±5%都hold不住了啊！仿真PDN的自阻抗是可以过的啊，为啥最后纹波却过不了啊？
带着上面的问题我们继续看，从结果看到三个case在dram2颗粒的纹波结果都有点不同，细心的朋友会不会提出这样的问题呢：那三种case的结果有没有什么关系？时间关系，Chris决定不卖关子了，那我们把case1和case2的纹波结果加起来，当然加的同时要减去直流的1.2V，大概写一个简单的公式，我们就能得到两个case加起来后的纹波结果。
咦，怎么上面加起来的纹波和case3有点像啊！大家也不用去找case3去对了，Chris把它们俩直接放在一起看，也不能说很像吧，只能说一模一样！！！
嗯，没错，case1加上case2的纹波等于case3的纹波。强调一次，是完全相同！最后Chris简单总结一下，就是对于dram2而言，它不仅要关心在它自己位置拉载的电流造成的纹波影响，还要考虑dram1拉载电流时产生的对dram2纹波的影响哈！相信Chris都这样暗示了，大家应该能明白啥是转移阻抗了吧！
声明：未经高速先生授权许可，任何机构、媒体、个人不得转载、修改、摘编或以其他方式复制、传播高速先生平台的原创作品。
Q：本期提问：看完了这篇文章，大家能用自己的话讲讲什么是转移阻抗吗，它在电源设计和仿真中的意义是什么？
扫码关注微信号｜高速先生
下载ECAD模型
