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在我看來(lái)，這個(gè)世界上只有兩種硬件工程師，一種是正在做電源的工程師，另外一種是在使用電源的工程師。 這兩種工程師對(duì)電源的理解大不一樣。前者腦子里整天轉(zhuǎn)的是電源拓樸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)路調(diào)試、散熱，EMC 等，后者腦子里多是電源紋波，電源干擾，電源穩(wěn)定性、可靠性，電源分布網(wǎng)絡(luò)（PDN）。對(duì)于前者，做電源的最高境界是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 EMC 設(shè)計(jì)，對(duì)于后者，使用電源的人們，他們覺(jué)得最高境界是理解 PDN、PI。
有一句口水沫子是：“電源，離開(kāi)了電源模塊就不是那個(gè)電源了”。這句話外行人聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)怪，它是使用電源的人說(shuō)出來(lái)的。
電源模塊提供了穩(wěn)定的 12V 直流電壓，但是，即使這個(gè)電壓穩(wěn)定如實(shí)驗(yàn)儀器中的線性電源， 這個(gè)電源模塊產(chǎn)生的 12V 電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)了多層 PCB 板，經(jīng)過(guò)了復(fù)雜的走線之后，再經(jīng)過(guò)多級(jí)的板上電源的變換，最終到達(dá)關(guān)鍵芯片的管腳時(shí)，它的特性如何呢？ 芯片管腳的電壓信號(hào)在芯片內(nèi)部又經(jīng)過(guò)復(fù)雜、密集的集成電路走線，到達(dá)芯片內(nèi)核 Core 時(shí)的特性又是如何？多層 PCB 走線過(guò)程中，電源會(huì)受到周邊電路特別是高速 I/O 電路帶來(lái)的開(kāi)關(guān)干擾耦合到電源上的噪聲到底該如何測(cè)量？如何評(píng)估這些噪聲對(duì)敏感脆弱的高速信號(hào)的干擾？
其實(shí)，對(duì)上面這些基礎(chǔ)性問(wèn)題的思考帶來(lái)了一個(gè)研究熱點(diǎn)，就是 PI（電源完整性，Power Integrity） 。 PI 已成為高速信號(hào)領(lǐng)域的一個(gè)熱門話題。有一天，我接到一位工程師的名片，上面頭銜是“PI 工程師“，而且是個(gè)美女，我一下子對(duì)她肅然起敬，雖然我知道她可能主要工作是測(cè)量電源噪聲，也仿真一下電源噪聲對(duì)高速信號(hào)的影響。收到”PI 工程師“頭銜的名片機(jī)會(huì)并不多，認(rèn)真地說(shuō)，就看到過(guò)一次。
這些年大量出現(xiàn) PDN、PI 相關(guān)的文章。 我曾經(jīng)囫圇吞棗地大量閱讀了相關(guān)文章，現(xiàn)摘取一些表達(dá) PDN 含義的示意圖如下。這對(duì)于做電源的人來(lái)說(shuō)算是開(kāi)個(gè)眼界，您可以想象一下：“哇，我整天研究電源，沒(méi)想到那些用電源的家伙要這樣研究電源“。
典型的 PDN 包括電源模塊，在 PDN 文檔中一般說(shuō)是 VRM（電壓整定模塊， Voltage Regulator Modulation）; 板級(jí)電源分布系統(tǒng)，包括 PCB 走線，低頻去耦電容; 芯片封裝級(jí)的電源分布系統(tǒng)，包括封裝 PCB 走線，中頻去耦電容; 芯片級(jí)的電源分布系統(tǒng)。
一個(gè)好的 PDN 網(wǎng)絡(luò)要求做到：為 IC 提供干凈的電源; 為信號(hào)提供低阻抗，低噪音的參考路徑; 不會(huì)帶來(lái)過(guò)大的 EMI 問(wèn)題。這看似容易，其實(shí)很難。這個(gè)世界上的 PI 高手都是高速芯片廠商的資深 Fellow 級(jí)人物。
經(jīng)常玩高速信號(hào)的朋友可能會(huì)問(wèn)： 高帶寬示波器是否還有存在的必要？ 其實(shí)我也常冒出這樣問(wèn)題。 因?yàn)楦邘捠静ㄆ鳒y(cè)量出來(lái)眼圖和抖動(dòng)要么是符合要求的，要么是超標(biāo)的，譬如眼圖觸碰模板、抖動(dòng)超標(biāo)了，最終能檢查的，查出問(wèn)題的，往往都是電源或者是時(shí)鐘信號(hào)的問(wèn)題。 所以我想，用低帶寬示波器專業(yè)地測(cè)量電源和時(shí)鐘，死保確保這兩者都沒(méi)有問(wèn)題不就可以了嘛？對(duì)于高速信號(hào)產(chǎn)品，電源和時(shí)鐘始終是需要慎重對(duì)待的兩大要點(diǎn)。
離開(kāi)了電源模塊的電源怎么測(cè)試呢? 特別是那個(gè)超級(jí)問(wèn)題：電源紋波和電源噪聲怎么測(cè)試。我曾經(jīng)就這個(gè)話題搞了 100 場(chǎng)客戶端研討會(huì)。這個(gè)問(wèn)題其實(shí)真的沒(méi)多少做電源的工程師搞得明白，直到今天。
而電源工程師又怎么看待電源測(cè)試呢? 最有趣的問(wèn)題是，電源工程師測(cè)試中使用的負(fù)載要么是電子負(fù)載，要么是純電阻負(fù)載，根本不管這電源模塊接了復(fù)雜的電路系統(tǒng)之后是怎么測(cè)試的。 而這電源模塊一旦用到了電路系統(tǒng)中，在電源模塊的輸出端看到的直流電壓波形和之前連接電阻負(fù)載時(shí)的波形已大不一樣了。更要命的是，電路系統(tǒng)中電源模塊的負(fù)載變化是難以模擬的。 可是，電源的動(dòng)態(tài)性測(cè)試，甚至電源動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性這個(gè)名詞本身對(duì)于很多使用電源的朋友是完全陌生的概念。 我曾經(jīng)接受的那么點(diǎn)屬于純正電源工程師的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)和對(duì)示波器的所謂一流專家的水平剛好可以跨界一點(diǎn)，“忽悠“ 很多非科班電源出身，使用電源的工程師時(shí)，他們誤以為我是”電源專家“。而我做電源的水平，連入門還不算。我不是專家，我只是擅長(zhǎng)通俗的表達(dá)。
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