电源完整性之电流充放电的过程

大家一听到PI（电源完整性），可能纷纷就想到通流能力啊，去耦电容放置啊，目标阻抗啊，电源纹波啊，平面谐振啊等等名词，其实他们都是关于电源噪声的不同反映方式，这些那么高大上的东西还是放在后面再细细道来吧，作为本系列第一篇，我们还是讲下看上去很基本的东西:电流充放电的过程。
虽然这个概念大家觉得没什么好说的，但是其实这是非常需要了解的过程，因为产生各种电源噪声的来源都是它，因为有电流对芯片的充放电，才有了后面各种电源噪声问题。
下面是我们生活中最常见的东东---手机电池。

大家可能都把注意力集中在玩手机，没有很仔细的看电池的参数吧。买一部手机大家一定会关注它的电池容量吧，如图上所示，2250毫安。这其实是一个怎样的衡量单位呢？（偷偷告诉大家，其实本人也是最近才有了正确的认识。）其实它正确的读法是毫安时，2250毫安每小时才是它正确的打开方式。它表示什么意思呢？看下图，它其实是表示对电池充电电流是2250毫安的时候，要充一个小时才可以达到满电，按上图电池说的是充到3.7V满电，这里电池就是相当于下图的容性负载。

然后我们知道，大多数芯片负载都是容性负载，这其实和电池是一样的，唯一不同的，肯定就是电容的容值啦，我们看到的电池都那么大，用我们能想到最简单的计算公式C=ε*A/d，就可以猜到它的容量肯定很大。
我们不说电池的事了，因为毕竟像秒这种单位在我们SI,PI的研究字典里面实在太罕见了，我们更熟悉的是ns，ps这种。因此我们来研究下下面这种情况，更符合我们的习惯。

这里有三个变量，分别是充电电流大小，充电时间和电容容值，我们首先分别给它一个初始值，我们就可以得到它的充电的电压了，它表示我们在5ns的时间用5mA的电流给5pf的电容充电，能充到5V的电压（是不是有点拗口）。

是怎么得到的呢？公式也很简单：I=C*dV/dt。然后我们就有了下面几种结论。

然而我们还有这么一种想法，如果都充电到5V，除了5ns的时间用5mA的电流给5pf的电容充电，有没有其他的搭配呢？答案当然是有的。

我们用12.3mA的充电电流只需要充电2ns就可以充到5V，这意味着如果我们想充电更快的话，可以用更大的电流进行充电。这说明我们想把器件做得更高速的时候，我们芯片需要拥有更大的输出电流，才能满足更快的充放电时间，满足更快的高低电平的切换。

编辑：hfy