PI解析

PI解析とは

PI解析のPI (Power Integrity)とは電源品質を意味します。
低電圧駆動、且つ、多ビット高速信号搭載のLSIが普及する昨今、レギュレータなど電源供給源となるICからASICやメモリなど供給先となるICへ安定した電源を供給することが難しくなっています。
これは、ICの誤動作だけでなく、搭載する高速信号の波形品質(Signal Integrity)にも影響します。
そして、放射ノイズとなり電磁妨害(EMI)の問題となる可能性があります。

電源品質に影響を与える主な要因として下記現象が挙げられます。

  • 電源供給経路 (PDN:Power Distribution Network)となる基板の配線、ビアなどによる導体損失
  • 電源供給経路に接続するパイバスコンデンサなど受動部品の周波数依存特性

これら影響を考慮した電源品質の事前検討が、低電圧駆動回路や高速伝送線路の設計において必要不可欠な要素となっています。

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主な解析結果

@電圧降下(DC IRDrop)

電源供給源となるICから供給先となるIC間の基板配線、ビアなど導体損失による電圧降下を求めます。
下記の設計検討にご活用いただけます。

  • 供給先ICの電源ピンの電圧値からICの推奨動作電圧に対するマージンを確認
  • 電源配線幅の調整などレイアウト修正箇所の見極め

なお、基板だけでなくICのパッケージデータを含めた解析も可能です。

A電源の入力インピーダンス(Z11

電源の供給先ICからみた電源プレーンとGNDプレーン間の入力インピーダンス(Z11)を周波数軸で求めます。これは、供給先ICへ電流の流れやすさを示します。
下記の設計検討にご活用いただけます。

  • ICベンダーが提供するターゲットインピーダンスに対するマージン確認
  • パイバスコンデンサの最適化

なお、基板だけでなくICのパッケージデータを含めた解析も可能です。


図. 電源の入力インピーダンス(Z11)

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解析の概要やANSYSを使った事例を一冊にまとめました。ぜひご活用ください。

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収録事例

電源経路の単体評価事例

PCB電源プレーンの電流密度・IRDrop解析事例
感度解析を活用したバイパスコンデンサ最適化事例
PI Advisor解析を活用したバイパスコンデンサ最適化事例

電源経路の特性を含めたPI解析事例

同時スイッチングノイズ解析
電源ノイズ波形の解析結果を考慮したEMI解析

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