電力分配システム (PDS) のデザイン : バイパスキャパシタおよび ... - Xilinx

電力分配システム (PDS) のデザイン : バイパス キャパシタおよびデカップリング キャパシタの使用
この測定結果は、ピーク間のノイズを表します。この測定結果がデータシートに記載されている VCC の
リップル電圧 (VCC の 10%) 以上の場合、バイパス ネットワークが適切ではありません。この電源につ
いて許容される最大の値は、0.15V です。オシロスコープによる測定では、ノイズが 60mV の範囲にあ
ります。したがって、このデカップリング ネットワークは適切です。
しかし、ノイズが VCC の 10% より大きい場合、PDS は不適切ということになります。動作する頑強な
デザインにするには、PDS を変更する必要があります。ノイズを削減するには、キャパシタの数を増や
す、容量値を変える、デカップリング キャパシタの値ごとに数を変える、という方法があります。
デカップリング ネットワークを改善するために必要な情報を得るには、さらに測定が必要です。特に、
ノイズがある周波数を測定するには、ノイズ電力スペクトルを測定する必要があります。これには、フー
リエ変換オプションがある高帯域オシロスコープまたはスペクトラム アナライザを使用できます。
ノイズ スペクトルの測定
スペクトラム アナライザは周波数領域の機器で、入力における電圧信号の周波数を示します。不適切な
PDS の測定に使用すると、PDS が不適切となっている周波数を正確に調べることができます。ノイズ
が過剰にある周波数は、PDS のインピーダンスが大きすぎる周波数です。この情報を利用すると、特定
の周波数で過渡電流に対応するように PDS を修正できます。通常、これを行うには、ノイズの周波数
に近い共振周波数を持つキャパシタを追加します。
ノイズ スペクトルの測定は、ピーク間ノイズの測定と同じ場所、つまり、デバイスのすぐ下で行う必要
があります。スペクトラム アナライザでは、オシロスコープのようなアクティブ プローブではなく 50Ω
のケーブルを使用して測定を行います。測定用にケーブルを接続する最適な方法には、デバイスの近く
で電源プレーンとグランド プレーンに SMA コネクタを接続するというものがあります。しかし、ほと
んどの場合、これは不可能です。電源プレーンのノイズを測定するためにケーブルを接続する方法とし
ては、デバイスの近くにあるデカップリング キャパシタを取り外して、ケーブルの中心にある導体と
シールドをキャパシタのランドに直接はんだ付けするという方法もあります。あるいは、プローブ ス
テーションも使用できます。
ほとんどの場合、いくつかの周波数で明瞭なバンドが現れます。これらは、クロック周波数とその高調
波に対応します。各バンドの高さは、相対的な電力に対応します。通常、大部分のエネルギーは 3 番目
または 4 番目の高調波付近のバンドに含まれ、周波数が大きくなると電力が低下します。
XAPP623 (v1.0) 2002 年 8 月 8 日 www.xilinx.co.jp 17
R