🔋 Power Integrity / 電源品質解析
Ensuring stable and low-noise power delivery
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📖 概要 / Overview
Power Integrity (PI) は、電子システムにおける 電源の安定性とノイズ抑制を解析する手法です。
Power integrity (PI) analysis evaluates the stability and noise suppression of power delivery in electronic systems.
PI不良は ジッタ増大・動作不良・誤動作につながるため、PDN（Power Delivery Network）設計が重要です。
📏 主な課題 / Key Issues
- 電源リップル / Power Ripple
Voltage fluctuation due to load transients - 同時スイッチングノイズ (SSN) / Simultaneous Switching Noise (SSN)
Noise caused by simultaneous switching of multiple drivers - グラウンドバウンス / Ground Bounce
Inductive effect raising local ground potential - PDNインピーダンス / PDN Impedance
Must be kept below target impedance across frequency band - デカップリング不足 / Insufficient Decoupling
Leads to supply dips and increased jitter
🧮 代表的な解析手法 / Common Analysis Methods
- インピーダンス解析 / PDN Impedance Analysis
Evaluates PDN impedance vs frequency, compared to target - IRドロップ解析 / IR Drop Analysis
Analyzes voltage drop due to DC resistance in power grid - AC解析 / AC Simulation
Validates transient and frequency-domain response - システムレベルPIシミュレーション / System-Level PI Simulation
Models interaction between VRM, PCB, and IC package
🧱 設計指針 / Design Guidelines
- ターゲットインピーダンス / Target Impedance
Z_target = ΔV / ΔI を基準に設計
Design PDN to keep impedance below target across operation range - デカップリング戦略 / Decoupling Strategy
複数容量（0.1µF + 1µF + 10µF）を並列配置し広帯域化
Use parallel capacitors with different values for broadband decoupling - Via最適化 / Via Optimization
多Viaで低インダクタンス化
Use multiple vias to minimize inductance - 電源/グラウンドプレーン配置 / Power & Ground Planes
プレーン間距離を縮小し分布容量を増加
Minimize plane spacing to enhance distributed capacitance - シミュレーション検証 / Simulation Validation
IBIS/SpiceやPDNツールで事前解析
Validate PDN with IBIS/Spice and PI simulation tools
📑 説明 / Description
PI解析は、大規模SoC/FPGA/CPUなど消費電流が急変するデバイスに不可欠です。設計段階から適切なデカップリング・プレーン設計を行うことで、電圧安定性・信頼性・歩留まりを確保できます。
PI analysis is essential for high-current devices such as SoCs, FPGAs, and CPUs. Proper decoupling and plane design ensure voltage stability, reliability, and yield.
👤 著者・ライセンス / Author & License
| 項目 / Item | 内容 / Details |
|---|---|
| 著者 / Author | 三溝 真一（Shinichi Samizo） |
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| ライセンス / License |  再配布・改変自由 / Redistribution and modification allowed |
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