1小时学会PDN设计（一）
PDN是电源完整性中重要的角色之一。
对于了解PDN的工程师来说，PDN的设计轻而易举。而对于一知半解的人，PDN就像不可跨越的鸿沟，阻碍了其技术晋升之道。
想必我们都听过，电容的重要作用之一就是去耦。
那么，在原理图设计和PCB设计过程中，当你摆放上一颗电容的时候，是否有想过：
为什么放置的是100nF而不是470nF？
为什么放置的是0201封装而不是0402封装？
为什么这个电容要摆放在这个位置？到底是横摆好还是竖摆好？
如果从未考虑过以上3个问题，就一起来看下接下来的硬知识。
什么是PDN？
PDN全称为power delivery network，翻译为中文为电源分配网络。仅从字面意思上，似乎很难理解这个概念。
我们换个角度来看。
网络可以干什么呢？想必很多人都知道，网络可以传送信息。而电源分配网络能干什么呢？自然而然，电源分配网络就是为了传送电流，输送功率。
所以，电源分配网络（PDN）就是将电源功率从电源输送给负载的实体路径。电流通过PDN电源端从电源流向负载端，再通过PDN，从负载端流回电源端。
假如拿电池，接两根线点亮1个灯泡。
那么正极和负极的两条线就叫PDN。
为什么要研究PDN？
通过以上的例子，似乎PDN瞬间变得简单了，但如果真的这么简单，我们又何必大动干戈地去研究PDN呢？这就要研究理想与现实的差异了（又一个活生生的例子）。
在我们以前的学习过程中，都假设导线是理想模型，即：
无阻抗，（R0=0Ω），
无寄生电感（L0=0pH），
无寄生电容（C0=0pF）。
而实际生活中，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：
所谓良好的导体实际是：
阻抗很低，（R0=8mΩ），
寄生电感很低（L0=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。以电池灯泡模型为例：
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。经过PDN的电流越大，压降越大，要求PDN的供电电压更高。
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。
可以看出，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。
所以研究PDN的物理意义如下：
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，这是PDN的低频特性。（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。）
当负载瞬态电流随着频率变化是，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，这是PDN的高频特性。
如何读懂PDN曲线？
我们经常会看到PDN的仿真报告中，会给出如下形式的曲线：
纵坐标为阻抗，横坐标为频率。
通过PDN的物理意义，我们可以轻松看出：
该图要求频率从1KHz到1GHz之间，PDN阻抗要低于30mΩ以下。
实际PDN曲线在100MHz附近，大约300MHz以上时，PDN阻抗超标。其他频率范围，PDN满足要求。
现在我们通过简单的电池灯泡模型，理解了PDN的作用，PDN的物理意义以及PDN曲线读图。在后续部分，我们将引入PCB供电模型，来重点讲解PDN的组成，让大家来理解，去耦电容、电源平面的作用。
