天天看點

電源完整性仿真流程梳理

SIwave功能:

       SIwave 通過導入 PCB 和封裝等複雜結構的互聯結構模型,使用電磁場仿真技術提取信号和電源的分布參數,得到信号插損、回損、遠端串擾(FEXT)、近端串擾(NEXT)、差分 S參數及共模抑制比等。再結合 Designer 等電路仿真器,可實作信号時序、反射、串擾及同步開關噪聲的仿真。

       此外,SIwave 的諧振分析可以在設計初期,幫助設計師找到并抑制由于層疊和布局帶來的潛在電磁振蕩危險,利用與 Designer 電路仿真工具的雙向資料連接配接功能,加入實際信号的波形作為幹擾源,仿真 PCB 單闆或封裝的噪聲分布、近場和遠場輻射等名額,仿真和優化 PCB 和封裝的電磁相容性能。

       除了仿真,SIwave 還具備版圖和電路編輯功能,通過改變層疊、平面形狀、走線,以及無源 RLC 器件值,仿真這些因素對于信号、電源完整性和電磁輻射的影響,進而優化設計性能。自帶的電源完整性優化工具 PL_Advisor 還可以在設計前規劃電源網絡去耦電容的選取和位置,在設計後進行電容成本、數量和性能的優化。

仿真前:

1.層疊,過孔、無源器件參數、地分類、網絡清理、S參數等設定

電源完整性仿真流程梳理

2.規則檢查:自動檢查、定位并修正一些開路、短路或交疊等錯誤,這個很重要~

電源完整性仿真:

電源完整性仿真流程梳理

1.諧振分析

(1)對電源配置設定網絡的電源/地平面進行預布局設計,包括疊層設計、闆材選取以及電源

地平面分割等,進而避免在關心的頻率範圍内出現整闆諧振問題。

(2)在不同的諧振模式下,觀察闆上的電壓分布,進而可以确定其諧振位置,在放置大

電流IC器件時需要盡量避免開這些位置。

2.掃頻分析

(1)電壓探測分析

  在闆上待放 1C 位置處用一個電流源模拟 IC 的工作情況,并将若幹個電壓探針放置在闆上關心的位置,觀察其電壓頻率響應,根據峰值就可以看出哪些諧振頻率得到激勵。

(2)電壓分布分析

    由電壓探測分析得到峰值響應頻率,在相應的頻點上檢視整闆電壓分布,進而确定闆上去耦電容的放置位置。

3. SYZ 參數分析

(1)計算 1C 待放位置端口的 Z 參數,進而得到該位置處所需的去耦電容參數,這決定了實際電容的實體尺寸。

(2)用内置的全波 SPICE 模型來分析去耦電容的寄生參數。

(3)從 AC 掃描中選擇合适的去耦電容,來滿足我們對電容值和寄生參數的要求。

(4)改變去耦電容在闆上的位置,比較不同放置所對應的回路寄生電感效應。

(5)由多端口網絡分析,可以得到轉移阻抗參數。

(6)進行 S 參數分析,可以得到信号的傳輸特性以及互相之間的耦合特性。

4.輸出全波 SPICE 模型以及噪聲、抖動和誤碼率分析

  要對考慮 PDN 後的信号線進行時域分析。利用 Designer 對 SIwave 提取的 SPICE 模型在時域進行電源波動、開關噪聲等噪聲、抖動和誤碼率分析。

5. DC IR drop 分析

  随着半導體工藝的提高,大規模內建電路的大電流、低電壓設計使得直流壓降加大,減小了交流噪聲容限,加大電源完整性設計難度;同時電流密度引起的電遷移會引起可靠性問題。是以要進行 DC IR drop 分析。(雖然 PI 問題是瞬态問題,但電源的 DC 分析是第一步) 對于DC分析,需要放置合理的電壓源與電流源,進而可從結果中直覺的觀察電流走向以及壓降。

      可根據仿真流程導圖,一步一步的去設定完成仿真。 仿真的關鍵,在于對電路回路的了解以及所放置的電壓源與電流的合理性,對于去耦電容的選擇,則需要根據諧振頻率計算,進而選取有效濾波的容值。

繼續閱讀