“轉(zhuǎn)移阻抗”？？？求你們不要再玩新梗了！

公眾號 | 高速先生，作者 | 黃剛

在SI這個行業(yè)待久了，Chris發(fā)現(xiàn)其實也蠻卷的，就好像前幾周寫的電容濾板半徑這篇文章，最新一些和Chris很熟的網(wǎng)友也評論說：現(xiàn)在好好做設(shè)計，好好做仿真都不行啦？一定要發(fā)明一些聽起來很高大上的專有名詞才能襯托自己的厲害？所謂濾板半徑，其實就是研究如何擺放電容的位置，優(yōu)化它給負載芯片的去耦效果的問題嘛，大電容擺遠點，小電容擺近點，無非是考量電容到負載的等效電感的影響程度，就非要說得文縐縐的？

對此，Chris舉雙腳贊同，但是大家不能怪高速先生哈，這些名詞也不是我們發(fā)明的是吧。所以Chris繼續(xù)翻這篇文章的評論時，竟又聽到另外一種聲音：還有沒有這樣文縐縐的名詞，給我來一打！我就喜歡聽高速先生用簡單的語言翻譯，翻譯后的內(nèi)容就能輕松get到了！顯然，Chris更喜歡這種態(tài)度，然后呢，借著組內(nèi)的同事們剛好也問到一個不常聽的概念，就“勉為其難”再給大家做一個科普咯。

它就是今天的豬腳——轉(zhuǎn)移阻抗。

相信大家會第一時間通過某搜索引擎去查這個名詞。一般來說，建議大家不要查，因為查到的東西大家看完后其實也基本跟沒看過一樣。轉(zhuǎn)移阻抗是電路分析與設(shè)計中的一個重要概念，用于描述電路中信號傳遞的特性。它代表了輸入和輸出之間的關(guān)系，并對電流、電壓和功率等參數(shù)進行計算。轉(zhuǎn)移阻抗的原理基于歐姆定律和基爾霍夫定律。根據(jù)歐姆定律，電流與電壓之間存在線性關(guān)系，而基爾霍夫定律則描述了電路中電流和電壓的分布和總和等特性。通過計算輸入信號與輸出信號之間的比值，可以得到轉(zhuǎn)移阻抗。對于線性系統(tǒng)，轉(zhuǎn)移阻抗是一個常數(shù)；而對于非線性系統(tǒng)，轉(zhuǎn)移阻抗可能是一個函數(shù)，表示輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系……嗯，查完也看完了，大家感覺怎么樣？

算了算了，Chris要不舉個例子吧，我相信效果應(yīng)該會比你們強行理解要來的好。我們假設(shè)在下面這個具體PCB電源設(shè)計的場景中，左邊的電源VRM芯片給兩顆DDR4顆粒供電，電壓大家也知道，1.2V。

PDN阻抗前面問了大家，大家是知道的哈。那我們分別仿真得到顆粒1和顆粒2兩個負載的PDN阻抗結(jié)果，如下所示。當然，我們按每個顆粒的最大電流是0.5A，然后允許1.2V電壓波動的紋波幅度為5%，這樣我們能計算得到滿足要求的PDN目標阻抗值，也就是下面黑色的spec線。

可以看到，兩個顆粒經(jīng)過合理的設(shè)計，在板級的頻段（幾十MHz吧）能滿足這個目標阻抗的要求。上面也是我們正常去做PDN仿真輸出的結(jié)果，給出的是每個負載端的Z阻抗曲線，也稱之為自阻抗。Z22是第一個顆粒的自阻抗，Z33是第二個顆粒的自阻抗。

那針對這個例子而言，什么叫轉(zhuǎn)移阻抗呢？假設(shè)我們在上面的仿真中，增加一個仿真項，我們仿真第一個顆粒與第二個顆粒之間的阻抗，也就是Z32，仿真結(jié)果如下：

這個Z32就是我們今天要介紹的新概念，轉(zhuǎn)移阻抗。那大家就好奇了，Z22和Z33的意義都知道，是表征在顆粒1和顆粒2需要拉載一定電流值的時候，由于存在自阻抗就會在顆粒處產(chǎn)生紋波。那Z32的意義是什么呢？

順著大家對自阻抗理論的觀點，Chris決定延伸一下。在上面的電源鏈路仿真中，我們分別去做下面兩個case：case1是在dram2拉載電流，同時也去看dram2的紋波；case2是我們在dram1中拉載電流，然后同樣還是看dram2的紋波。

那經(jīng)過仿真之后就會分別得到case1和case2在dram2處的紋波結(jié)果。

其中case1的結(jié)果就是我們仿真顆粒2自阻抗時的表現(xiàn)，如下圖所示，的確是能滿足±5%紋波的要求。

當然還仿真了case2，就是顆粒1 拉載電流在顆粒2位置的紋波大小，如下所示：

感覺也不小哦，那到底這個case2的紋波表示啥意思呢？如果現(xiàn)在不懂的，別急哈，我們接著往下看。

那當然還有一種case，那就是兩個顆粒都同時工作，同時拉載電流的情況，這個case更符合產(chǎn)品工作的場景，我們把它叫case3吧。

仿真后也能得到case3情況下同樣在dram2位置的紋波結(jié)果，如下圖。

感覺如果兩個顆粒都同時拉載電流的時候，顆粒2的紋波好像±5%都hold不住了??！仿真PDN的自阻抗是可以過的啊，為啥最后紋波卻過不了啊？

帶著上面的問題我們繼續(xù)看，從結(jié)果看到三個case在dram2顆粒的紋波結(jié)果都有點不同，細心的朋友會不會提出這樣的問題呢：那三種case的結(jié)果有沒有什么關(guān)系？時間關(guān)系，Chris決定不賣關(guān)子了，那我們把case1和case2的紋波結(jié)果加起來，當然加的同時要減去直流的1.2V，大概寫一個簡單的公式，我們就能得到兩個case加起來后的紋波結(jié)果。

咦，怎么上面加起來的紋波和case3有點像?。〈蠹乙膊挥萌フ襝ase3去對了，Chris把它們倆直接放在一起看，也不能說很像吧，只能說一模一樣?。?！

嗯，沒錯，case1加上case2的紋波等于case3的紋波。強調(diào)一次，是完全相同！最后Chris簡單總結(jié)一下，就是對于dram2而言，它不僅要關(guān)心在它自己位置拉載的電流造成的紋波影響，還要考慮dram1拉載電流時產(chǎn)生的對dram2紋波的影響哈！相信Chris都這樣暗示了，大家應(yīng)該能明白啥是轉(zhuǎn)移阻抗了吧！

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Q：本期提問：看完了這篇文章，大家能用自己的話講講什么是轉(zhuǎn)移阻抗嗎，它在電源設(shè)計和仿真中的意義是什么？

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