AD电源完整性插件，PDN Analyzer，安装教程，使用指南

PDN基础知识

什么是PDN

-电源完整性： 如何保证电源分配系统（Power Distribution Network—— PDN）满足负载芯片对电源的要求，即为电源完整性。即电源调整系统

• PDN全称为power delivery network，翻译为中文为电源分配网络，是电源完整性中重要的概念。 所谓电源分配网络，即电源功率从电源输送给负载的实体路径。电流通过PDN从电源端流向负载端，再通过PDN，从负载端流回电源端。
• 在我们平常的的电路分析中，通常都假设导线是理想模型，即：无阻抗($R_0=0Ω$)，无寄生电感($L_0=0pH$)，无寄生电容($C_0=0pF$)。而真实的现实电路中，任何金属都存在很低的阻抗和寄生电感，导线的实际模型如下：
  
• 所谓的良好导体，实际要求是：阻抗很低($R_0=8mΩ$)，寄生电感很低($L_0=8pH$)，C0和G0则依赖于正极导线和负极导线的距离。一般C0极小，G0极大。
• 那么，原本简单的PDN，随着应用场景不同，也会出现相应的问题。以使用导线连接电池与灯泡的电路为例：

1. 假如点亮灯泡需要至少5V的电压，1A的电流，在理想导线模型下，我们电池只需要输出5V即可。但实际情况下，由于正负极导线均存在8mΩ的阻抗，正负极导线会存在大约1Ax16mΩ=0.016V的压降，若想点亮灯泡，电池需要至少5.016V的电压。且经过PDN的电流越大，压降越大，要求PDN的供电电压更高。
2. 假如点亮灯泡需要的不是稳态电流，而是幅度1A，频率1GHz的交流电流，在理想导线模型下，无论频率怎么变化，电池都可以满足灯泡的需求。而实际情况下，由于正负极导线均存在8pH的寄生电感，导线上存在放入感抗X0=1GHz x 2π x 16pH=100mΩ。经过1A电流，压降为0.1V。所以需要电池供电电压至少为5.1V。频率越高，阻抗越大，压降也越大，要求的供电电压要更高。

• 不难看出，在真实的电路模型下，负载大小和负载频率的变化，最终都会导致PDN传输的负载的电压不再与电源输出相等，一旦负载获得的电压低于负载的工作需求，就会导致负载发生不可预见性的故障。

PDN关注的具体问题

• 研究分析电路的PDN时，我们通常会分别关注电路的低频参数与高频参数。

1. PDN的低频部分：当负载稳态电流达到某个值时，PDN直流阻抗不得超过XXX(mΩ)，来保证最大电流场景下，电源的供电电压满足负载的工作电压范围。（Eg：我们经常会根据这个特性来计算PDN的目标值。假如某电源稳态输出为1V，最大电流为3A，要求输入电压波动不得小于5%（50mV），则目标阻抗Z0=16.6mΩ。故PDN直流阻抗务必小于16.6mΩ。）
2. PDN的高频部分：当负载瞬态电流随着频率变化时，PDN上的寄生参数要足够小，来保证在某一频段范围内，PDN阻抗不得超过XXX(mΩ)，来保证最大电流场景下，电源的供电电压满足负载的工作电压范围。

• PDN电源分配系统为各部分电路提供稳定正确的工作电压，使系统的各部分能在负载电流发生变化时依然能够保持稳定。能够对系统因状态变化或者受到某些影响（比如：电压波动、串扰、反射、辐射、噪声等）进行有效抑制。
• 具体有如下三个作用：

1. 为负载提供干净的供电电压；
2. 为信号提供低噪声的参考路径(返回路径)；
3. 减轻电磁干扰(EMI)问题。

PDN Analyzer安装教程

1. 首先，完成Altium Designer软件的安装
2. 打开破解文件夹，将shfolder.dll文件复制到AD的安装根目录下
3. 运行许可证生成器ADLicenseGen.exe，点击load，打开预设Licence，查看是否有Altium_CST_Extension的许可信息，若无，则在[Node]之前添加该许可信息即可。
   
4. 点击Export As...，导出生成的Licence
5. 打开AD软件，在Licence管理界面，选择Add standalone license file选项，添加刚刚生成的许可文件。
6. 打开设置，选择System-Installation-自动检查选项，在离线安装选项卡下，选择AD安装包位置。需要注意，此处需选择解压后的AD安装包位置，不可使用虚拟光驱进行安装。
7. 选择扩展更新-购买的选项，在Software Extensions选项下，可以找到PDN Analyzer，点击下载进行安装。
   
8. 完成安装后，重启AD，选择工具选项卡，即可看到PDN Analyzer选项，完成安装。

PDN分析仪基础操作

基础术语

• PDN分析器接口作为面板可以被Altium Designer方便调用，可以放在工作区或其他屏幕上的任何方便的位置。 PDN分析器GUI的上部分主要为仿真/网络控制和当前选择的电源网络的交互式表示，而面板下半部分则提供对分析选项，显示设置和结果数据的访问。 同时进行多网络仿真可以将整个PCB设计的直流（DC）电源完整性作为层次结构整体或单独电源网络进行分析。 显示和结果配置显示在下面的面板中。 以下是一些重要术语的定义说明。

面板介绍

File选项卡

• File菜单下有如下选项

右键单击选项

• 通过右键单击顶级仿真名称有如下选项

• 设置对话框选项包括

DC-Nets选项卡

• 可通过点击DC Nets按钮大概该对话框界面，在首次调用 PDN Analyzer 时也会自动打开。系统将尝试在当前PCB设计中自动检测合适的直流电源网络。
  
• 使用对话框选项可帮助正确识别 DC 网络及其标称电压电平。通过筛选规则选项，可进行快速筛选。选择所需的目标网络名，并配置网络电压，点击Add Selected选项，几个完成网络的选定。
• 当所需网络并未在网络表中时，可选择Enable all nets for fittering选项，即可看到所有的网络选项。

电源网络图形

-“配置”窗格的主体提供了在仿真的网络树（左侧）中选择的电力网络结构的交互式图形表示。选择顶级仿真名称后，图形将显示子电网的整体连通性，双击子网络图形元素以打开该子网络。交互式图形还用于通过使用其右键单击选项或双击图形元素，从PCB设计的网络数据和连接性构建电源网络。

右键单击配置图形

• 右键单击配置图形或其元素之一以访问以下选项

设备属性选项卡

• 在添加或编辑现有设备元素（"源"、"负载"等）时使用的"设备属性"对话框提供了用于指定设备类型、连接性和参数的设置。
  

可视选项卡

• PDN分析仪接口的“可视化”选项卡提供了对电网分析数据在PCB编辑器中的显示方式的高度控制。它允许您指定PCB布局渲染中包含的信息类型，结果数据的缩放比例，如何以及是否突出显示感兴趣点以及导出哪些信息。PCB 编辑器中呈现的布局适用于当前在 PDN 分析仪的配置网络层次结构中选择的电源网络。
  
• 可视化选项卡选项具体包括：

分析结果

引脚选线卡

• 引脚选项卡显示设计中连接到已配置电源网络的所有元件引脚的列表。每个元件引脚条目都包括其编号、连接的网络以及上次仿真运行的相关电压和电流值。双击一个条目，可在PCB编辑器中交叉探头到该引脚。
  

过孔选项卡

• 过孔选项卡显示设计中连接到已配置电源网络的所有 PCB 过孔的列表。每个过孔条目都包括其连接的网络、位置坐标、层对以及上次仿真运行产生的相关端到端电压、电流和电流密度值。双击一个条目可在PCB编辑器中交叉探测到该via。
  

电源网络选项卡

• 选项卡视图可用于仿真配置中的每个可用电源网络 - 可见的网络选项卡由“配置”窗格/选项卡中的电源网络选择确定。标记为网络名称的电源网络选项卡提供了适用于该电源网络的分组仿真结果和计算数据的完整列表。还包括网络功耗摘要。
  

实例指南

• 实践出真知，如有需要，可参考以下链接：

PDN Analyzer实例指南
利用Altium Designer自带PDN Analyzer对电源平面进行PDN实例仿真分析，超经典！

参考：
什么是PDN?
PDN Analyzer面板
PDN Analyzer实例指南
利用Altium Designer自带PDN Analyzer对电源平面进行PDN实例仿真分析，超经典！