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一博科技 | PI系列之一電流充放電

發(fā)布時間:2017-1-11 15:46    發(fā)布者:edadoc2003
關鍵詞: PI , 電源 , 電流充電 , 電流放電
大家一聽到PI(電源完整性),可能紛紛就想到通流能力啊,去耦電容放置啊,目標阻抗啊,電源紋波啊,平面諧振啊等等名詞,其實他們都是關于電源噪聲的不同反映方式,這些那么高大上的東西還是放在后面再細細道來吧,作為本系列第一篇,我們還是講下看上去很基本的東西:電流充放電的過程。
雖然這個概念大家覺得沒什么好說的,但是其實這是非常需要了解的過程,因為產(chǎn)生各種電源噪聲的來源都是它,因為有電流對芯片的充放電,才有了后面各種電源噪聲問題。
下面是我們生活中最常見的東東---手機電池。


大家可能都把注意力集中在玩手機,沒有很仔細的看電池的參數(shù)吧。買一部手機大家一定會關注它的電池容量吧,如圖上所示,2250毫安。這其實是一個怎樣的衡量單位呢?(偷偷告訴大家,其實本人也是最近才有了正確的認識。)其實它正確的讀法是毫安時,2250毫安每小時才是它正確的打開方式。它表示什么意思呢?看下圖,它其實是表示對電池充電電流是2250毫安的時候,要充一個小時才可以達到滿電,按上圖電池說的是充到3.7V滿電,這里電池就是相當于下圖的容性負載。

然后我們知道,大多數(shù)芯片負載都是容性負載,這其實和電池是一樣的,唯一不同的,肯定就是電容的容值啦,我們看到的電池都那么大,用我們能想到最簡單的計算公式C=ε*A/d,就可以猜到它的容量肯定很大。
我們不說電池的事了,因為畢竟像秒這種單位在我們SI,PI的研究字典里面實在太罕見了,我們更熟悉的是ns,ps這種。因此我們來研究下下面這種情況,更符合我們的習慣。

這里有三個變量,分別是充電電流大小,充電時間和電容容值,我們首先分別給它一個初始值,我們就可以得到它的充電的電壓了,它表示我們在5ns的時間用5mA的電流給5pf的電容充電,能充到5V的電壓(是不是有點拗口)。

是怎么得到的呢?公式也很簡單:I=C*dV/dt。然后我們就有了下面幾種結論。





然而我們還有這么一種想法,如果都充電到5V,除了5ns的時間用5mA的電流給5pf的電容充電,有沒有其他的搭配呢?答案當然是有的。


我們用12.3mA的充電電流只需要充電2ns就可以充到5V,這意味著如果我們想充電更快的話,可以用更大的電流進行充電。這說明我們想把器件做得更高速的時候,我們芯片需要擁有更大的輸出電流,才能滿足更快的充放電時間,滿足更快的高低電平的切換。
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