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首先，我们需要理解阻抗优化的对象，即电源平面；然后，我们需要理解平面阻抗的频域特性，即直流电源系统中会参杂高次纹波，纹波对平面阻抗的影响（阻抗越小纹波就越能被地吸收）；再次，我们要理解Sigrity对平面阻抗的频域分析方法，即用1V正弦交流电压源对电源输入端口进行扫频分析，得到各个频点上平面阻抗值，用以确定各电源使用端口阻抗值；最后，我们需要理解Sigrity分析平面阻抗的目标，就是通过分析不同频率的激励输入平面端口后的本征阻抗特性，来分析将来电源不同频率的高频纹波对应的平面阻抗。
平面阻抗分析，其实反应的就是直流电源中参杂的高频纹波的对地阻抗特性——若平面高频阻抗小，高频纹波与GND耦合性好，能量可以被大地吸收，减少EMI问题；高频阻抗谐振点，即高频纹波对应的阻抗变大，反应的是该纹波与GND耦合性差，则该纹波将随器件的电源引脚耦合到器件中，增大了器件的使用危险性，同时还增加了EMI问题。
Sigrity平面阻抗谐振分析与优化——优化电源-地的耦合性，提高直流电源的质量，从而确保器件可靠性，并减少EMI问题。
1. PowerSI提取S/Z参数模型
PowerSI可以帮助我们自动计算提取高速PCB上电源平面与高速信号的频域特性，即平面与信号的本征频域特性。以此为基础，可以用以进行高速信号的S参数模型，可以在Sigrity SPEED2000/SystemSI中进行时域分析（通过反傅里叶变换算法，完成频域转时域），包括信号的反射、串扰、时序、振铃等性能；也可以通过OptimizePI对平面进行自动优化分析，帮助我们快速确定较佳的去耦电容优化方案，有效提高设计效率并控制成本。
图1：高速信号S参数模型曲线，包括串扰、回损、插损曲线
S参数说明：
插损曲线：信号回路（信号-GND）传输正常的比例，直流情况信号完全传输，插损参数S12=1，信号频率提高，高速信号有回损（反射），插损曲线从直流1（无传输损耗）随着频率提高而下降；
回损曲线：信号回路反射（信号-GND）比例，直流情况信号没有反射，回损S11=0，信号频率提高，高速信号反射增大，回损曲线从直流的0随着频率提高而上升；
串扰曲线：相邻信号之间的串扰参数S13（假设1、2为信号DQ0的两端口，3、4为信号DQ1的两端口），串扰曲线参数S13随着频率提高而从0上升（直流无串扰）。
图2：直流电源上的高次谐波对平面阻抗特性的影响
Z参数说明：
首先，直流电源，并不是真正的直流，而是参杂着很多高次谐波，即电源纹波，不同频率的电源纹波对电源平面本身有哪些影响呢？我们通过Z参数模型曲线来理解。
Z参数中没有插损与回损的概念，Z参数是用以表征平面-GND频域耦合特性（不考虑工作状态）。表征的是电源从VRM直流电源（有纹波）输出端口（Port1=VRM-GND），至器件电源使用端口（电源Pin，即Port2=IC-VCC-GND）的回路阻抗（2端口网络，如下图所示）。
Z参数曲线中，电源高频阻抗越小越好，即高次纹波与GND平面耦合性越好，高次纹波被GND吸收的能量越多，则IC-VCC使用的直流电源就越干净，能够有效确保器件电源完整性，减少EMI。
电源平面某个端口（Generate
Port得到的）的总阻抗，是所有频点纹波阻抗之和（ZDC+Z1MHz+Z10MHz+…）——这将是OptimizePI对平面阻抗的自动优化的基础！
图3：电源平面阻抗分析端口定义
2. 目标阻抗Target Impedance
对于PowerSI提取的电源平面的Z参数模型曲线，我们已经有所认识，然而这些平面阻抗频域特性是否符合设计指标，是否正确，我们如何判定呢？——器件目标阻抗即判定的依据。
目标阻抗是器件正常工作范围内允许的电源系统的瞬态阻抗，对快速变化的电流所表现出来的瞬态阻抗，与电源高次纹波的对地耦合特性有关。器件的目标阻抗与高频纹波有关（PowerSI分析结果），在设计的正常工作频段，要确保器件上电源引脚频域阻抗低于此目标阻抗，才能确保直流电源的纯净性，有效减少EMI问题与器件电源完整性问题。
图4：器件电源引脚目标阻抗的计算
目标阻抗为平面阻抗Z参数模型曲线的参考值，当设计的频段内电源接入端VRM/器件电源Pin上IC-VCC的阻抗低于目标阻抗时，VRM电源输出VRM-GND/器件电源使用端口IC-VCC-GND耦合性都比较好，则此频段的高次纹波即可被GND吸收，器件可以安全可靠地使用该电源；当平面阻抗在某频段的电源阻抗（VRM/IC-VCC）高于目标阻抗时，VRM与IC-VCC与GND耦合性差，则电源能量不能被吸收，这些高次纹波将耦合到电源使用端IC-VCC，则器件使用的电源不干净，会导致电源完整性与EMI的问题。
由此可见，我们需要根据目标阻抗来对电源端口（VRM/IC-VCC）阻抗进行优化，以使其达到器件电源端口目标阻抗范围，由此，我们就需要去计算对应的去耦Decap/旁路Bypass电容，以避免设计关心频段的PI/EMI问题。
讨论：为何要关注谐振点？
——谐振点的平面阻抗会发生突变，谐振点的阻抗降低到目标阻抗以下，则能够确保关系频段内平面阻抗在目标阻抗范围内。
——谐振有串联谐振和并联谐振，产生了阻抗的峰值和谷值，我们要做的是降低峰值阻抗。
3. 基于Sigrity OPI的平面阻抗优化分析
OptimizePI可以自动地选择和放置去耦电容来确保产品设计以低的成本满足电源分配系统（PDS）的性能目标。可以很大限度的节省设计空间并找到一系列的较优备选电容，从而指导我们进行具体的PDS优化。
3.1 OPI –Impedance Linear线性算法优化
线性阻抗优化，其优化算法对电源平面的Port端口处阻抗进行线性叠加计算及以此线性基础来做优化分析。
举例如下：
电源平面在1MHz噪声影响下，阻抗为0.1ohm；
电源平面在100MHz噪声影响下，阻抗为10ohm。
——则电源平面在1MHZ与100MHz信号（噪声）影响下总阻抗为10.1ohm（各个端口各个频点阻抗线性相加）
——则优化算法，就是将线性总阻抗和通过去耦电容压低，且优化的优先级又大阻抗决定，即哪个阻抗大算法就有限优化哪个频点，然后再考虑小阻抗的谐振频点。
此例中，优化的权重0.1占10%和10占90%，即算法优先将100MHz的阻抗压低（例如8ohm），其次再优化1MHz的0.1ohm阻抗（例如0.08）。
该优先级与我们设置的目标阻抗曲线息息相关。
如果设计师有比较关注的频点，如设计中，我对高频100MHz的阻抗不予理睬（与设计无关），需要重点关注1MHz的谐振阻抗优化的话，这时候，我们就必须使用对数优化算法。
图5：OPI平面阻抗线性优化方式
3.2 OPI-Impedance Log对数算法优化
对数阻抗优化，其优化算法即电源平面端口的阻抗先取对数，然后以阻抗对数为基础计求端口的对数总阻抗，并以对数方式来优化（决定优化的优先级）。
举例如下：
电源平面在1MHz噪声影响下，阻抗为0.1ohm；
电源平面在100MHz噪声影响下，阻抗为10ohm。
——则电源平面在1MHZ与100MHz信号（噪声）影响下对数总阻抗为abs(log0.1)+abs(log10)=1+1=2，（各个端口阻抗的对数相加）
——此优化算法，将通过添加不同的去耦电容方案，以减小电源平面的端口的对数总阻抗，且此时优化的优先级则高频、低频一致（对数值比例相等），即对数方式优化时，算法将同时减小1MHz的0.1ohm与100MHz的10ohm阻抗。
在有限的电容方案中，线性优化，算法将首先重点优化阻抗高的频点，完成后才会在此基础上优化低频点；对数优化，算法将同时优化高频与低频的阻抗特性。
图6：OPI平面阻抗对数优化方式
总结：若重点消除电源的高频纹波噪声，则线性算法优化适合；若高低频均需重点消除赞声，则对数算法优化方案更加合适。
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