Altium Designer學(xué)習(xí)—如何進(jìn)行SI仿真

 Altium designer 如何進(jìn)行SI仿真。

1、仿真電路中需要至少一塊集成電路;

2、器件的IBIS模型;

3、在規(guī)則中必須設(shè)定電源網(wǎng)絡(luò)和地網(wǎng)絡(luò);

4、建立SI規(guī)則約束;

5、層堆棧必須設(shè)置正確，電源平面必須連續(xù);

建立的文件必須是一個(gè)工程，并把相應(yīng)的文件放在工程目錄下，建立原理圖設(shè)計(jì)，建立PCB設(shè)計(jì)。搭建相應(yīng)的IBIS模型，設(shè)定電源和地的規(guī)則，建立SI規(guī)則約束，并將層堆棧設(shè)置正確，電源平面連續(xù)。

對(duì)于SI仿真，可以是原理圖仿真，可以是PCB仿真，

下面就實(shí)際操作一下如何利用Altium來實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路的SI仿真工作。首先要打開一塊單板，單板可以是系統(tǒng)自帶的，也可以是自行設(shè)計(jì)的。筆者打開一個(gè)自行設(shè)計(jì)的單板如下所示：

(1)首先設(shè)置好層疊設(shè)置，選擇Impedance Calculation…，配置板材的相應(yīng)參數(shù)，這里選擇默認(rèn)值，如下所示：

 

 

當(dāng)遇到個(gè)別原理圖元器件符號(hào)并未放置在PCB版圖設(shè)計(jì)，用戶可以利用Altium Designer提供的器件關(guān)聯(lián)功能，即菜單Project -> Component Links命令;在PCB版圖設(shè)計(jì)SI分析中，未布線的網(wǎng)絡(luò)將采用曼哈頓(Manhattan)長(zhǎng)度算法計(jì)算引腳間的傳輸線長(zhǎng)度。

(2)設(shè)置信號(hào)的激勵(lì)，如下圖所示：

 

 

(3)設(shè)置電源和地網(wǎng)絡(luò)

(4)進(jìn)入到仿真界面，tools —-signal integrity，如下圖所示：

 

 

打開模型信號(hào)完整性配置界面后，有幾種狀態(tài)需要了解，如上圖所示。

點(diǎn)擊Analyze Design…，彈出下圖

 

 

點(diǎn)擊Analyze Design…，出現(xiàn)如下圖所示：

 

 

可以選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)擊右鍵—detail查看詳細(xì)的信息。

 

 

下圖對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行反射和串?dāng)_分析

反射分析

比如選擇SD_CLK，點(diǎn)擊>按鈕，然后點(diǎn)擊右下方的reflection按鈕，進(jìn)行反射分析，右側(cè)方框內(nèi)部可以對(duì)發(fā)生反射的信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配，包括串行，上拉電阻，下拉電阻，戴維南以及阻容和二極管匹配等，如下所示：

 

 

 

 

對(duì)于信號(hào)若是會(huì)發(fā)生反射，可以選擇串接電阻，在掃描步數(shù)可以設(shè)置，這里保持默認(rèn)，如下圖所示：

 

 

再次進(jìn)行反射計(jì)算，如下圖所示，會(huì)列出以步數(shù)為10的所有情況，選擇合適的阻值，串接在PCB板上即可。

 

 

串?dāng)_分析：

在SD_CLK信號(hào)上右鍵選擇Set Aggressor設(shè)置干擾源，如下圖所示，然后點(diǎn)擊crosstalk得到下圖的串?dāng)_分析

 

 

 

 

 

根據(jù)上述的結(jié)果可以對(duì)可能會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_的情況進(jìn)行重新布局改進(jìn)。理想的布局結(jié)構(gòu)如下圖所示：

 

 

高速信號(hào)的布線規(guī)則：

3w原則

這里3W是線與線之間的距離保持3倍線寬。是為了減少線間串?dāng)_，應(yīng)保證線間距足夠大，如果線中心距不少于3倍線寬時(shí)，則可保持70%的線間電場(chǎng)不互相干擾，稱為3W規(guī)則。如要達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干擾，可使用10W規(guī)則。

20H原則

這里的H指的介質(zhì)厚度，H即電源和地之間的介質(zhì)厚度。是指電源層相對(duì)地層內(nèi)縮20H的距離，是為抑制邊緣輻射效應(yīng)。在板的邊緣會(huì)向外輻射電磁干擾。將電源層內(nèi)縮，使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。有效的提高了EMC。若內(nèi)縮20H則可以將70%的電場(chǎng)限制在接地邊沿內(nèi);內(nèi)縮100H則可以將98%的電場(chǎng)限制在內(nèi)。

對(duì)高頻信號(hào)回流的理解不能有一個(gè)思維定勢(shì)，認(rèn)為回流必須完全存在于信號(hào)走線正下方的參考平面上。事實(shí)上，信號(hào)回流的途徑是多方面的：參考平面，相鄰的走線，介質(zhì)，甚至空氣都可能成為它選擇的通道，究竟哪個(gè)占主要地位歸根結(jié)底看它們和信號(hào)走線的耦合程度，耦合最強(qiáng)的將為信號(hào)提供最主要的回流途徑。比如在多層PCB設(shè)計(jì)中，參考平面離信號(hào)層很近，耦合了絕大部分的電磁場(chǎng)，99%以上的信號(hào)能量將集中在最近的參考平面回流，由于信號(hào)和地回流之間的環(huán)路面積很小，所以產(chǎn)生的EMI也很低。

 

避免信號(hào)線跨越地平面分割壕溝和接插件。板子的空余地方，盡可能大面積敷銅。而且要保持與地平面低阻抗良好連接。