HyperLynx PI 仿真

2019-07-13 22:51发布

前言 今天我们主要讲使用HyperLynx来进行电源完整性(PI)仿真。

一、电源完整性仿真的必要性

电源完整性的概念
电源完整性(PI,Power Integrity)就是为板级系统提供一个稳定可靠的电源分配系统(PDS)。实质上是要使系统在工作时,电源、地噪声得到有效的控制,在一个很宽的频带范围内为芯片提供充足的能量,并充分抑制芯片工作时所引起的电压波动、辐射及串扰。
电源完整性仿真的必要性
随着超大规模集成电路工艺的发展,芯片工作电压越来越低,而工作速度越来越快,功耗越来越大,单板的密度也越来越高,因此对电源供应系统在整个工作频带内的 稳定性提出了更高的要求。电源完整性设计的水平直接影响着系统的性能,如整机可靠性,信噪比与误码率,及EMI/EMC等重要指标。 板级电源通道阻抗过高和同步开关噪声SSN过大会带来严重的电源完整性问题,这些会给器件及系统工作稳定性带来致命的影响。PI设计就是通过合理的平面电容、分立电容、平面分割应用确保板级电源通道阻抗满足要求,确保板级电源质量符合器件及产品要求,确保信号质量及器件、产品稳定工作。
电源完整性PI与信号完整性SI的相互影响
从整个仿真领域来看,刚开始大家都把注意力放在信号完整性上,但是实际上电源完整性和信号完整性是相互影响相互制约的。电源、地平面在供电的同时也给信号线 提供参考回路,直接决定回流路径,从而影响信号的完整性;同样信号完整性的不同处理方法也会给电源系统带来不同的冲击,进而影响电源的完整性设计。所以对电源完整性和信号的完整性地融会贯通是很有益处的。设计工程师在掌握了信号完整性设计方法之后,充实电源完整性设计知识显得很有必要。 参考链接:http://bbs.21dianyuan.com/forum.php?mod=viewthread&tid=296498

二、直流压降分析

直流压降分析就是为某个电源网络施加直流电压,查看该拓扑结构各个位置的电压压降和电流密度,分析出压降和电流过大重要节点。
1.直流压降分析前仿真
前仿真就是使用Free-Form Schematic Editor 和 PND Editor 建立原理图并进行压降分析,感觉用处不大。故略过。
2.直流压降分析后仿真
首先打开我们需要仿真的PCB,将其导出为HyperLynx仿真文件。这里放上一个本次使用的PCB,其实网上找到的资源。
点击Simulate PI -> Run DC Drop Simulation (PowerScop)打开直流分析对话框
然后按图示操作步骤完成仿真设置
8635278-9f98848886afebf6.jpg PI_1.jpg 8635278-dcf9253ddb3f1aa9.jpg PI_2.jpg 8635278-2e2018f029fc0d26.jpg PI_3.jpg 其实整个过程主要分为以下几步:
  1. 选择仿真网络。选择网络后右边立刻出现该网络的
2.为不同的IC管脚设置仿真模型,仿真模型主要分为 Power 和 Sink两类,Power是源,只有一个,Sink是使用该源的管脚,可以有非常多个。在这里需要设置电源电压和工作电流。 3.设置仿真结果的判定条件,其实就是你的设计要求。比如电源上的最大压降不能超过5%,根据你的供电电压1.5V,计算得出75mV。 最后点击仿真,完成后会显示一个仿真报告。并且弹出电源视图窗口,可以在这个窗口下查看电源的3D结果。按照图中设置,你可以看你到PCB各个位置的电流分配情况。选择DC Current Density你还可以看到电流密度分布。
8635278-a312a75ed2b417f4.jpg PI_4_1.jpg 由于设计问题,我们的仿真结果无法达到我们要求的条件。
点击Export -> Net To ->Free-Form Schmematic, 按照下面步骤导出网络。
8635278-ff75ca039cc3477e.jpg PI_6.jpg 在PND editor视图下设置活跃的叠层。
8635278-988f3f86383b1d33.jpg PI_7.jpg
再点击“Add Copper Area ” 按钮,为电源网络薄弱的地方增加铜的宽度。然后再点击Simulate PI -> Run DC Drop Simulation (PowerScop)进行仿真,查看结果,直到结果符合要求。

三、去耦分析

占坑,以后再写

后记