电源完整性仿真案例
一.从AD2022中导入SIwave
从AD2022中导出ODB++文件,其导出过程如下:
将导入的ODB++文件,导入到SIWAVE中,其过程如下:
导入完成后,会弹出流程呢框,如下图所示:
二.导入后设置
可根据流程框,依次修改叠层厚度信息,过孔参数,添加RLC参数,分地检查,PCB重复面清理,以及是参数赋模。
Validation Check
首先进行PCB板的检查,运行Edit\Validation Check…菜单,点击OK。
若运行的结果没有错误,可继续进行以下仿真;如果Validation Check 有错误,则要分别处理。
A."Self-intersecting Polygons" Error,指的是PCB Tool 自动铺铜后,有些地方会有铺铜不完整的情况。
B. "Disjoint Nets" Error 运行Nets \ Misalignment \ Select and view 后,选Correct 即可更正。
C."Overlapping Nets",可能是有些Net 沒拉好,出现了重叠,修正或删除即可。
D. "Overlapping Vias",把重叠的via 删除即可。
三. 电源完整性仿真
1.平面谐振分析
选择菜单“Simulation\Computer Resonant Modes”,在弹出的窗口输入:最小频率1.5e+5 最大频率1 e+9 模式数10 点击Launch。
运行结束后,点击Resuls弹出如下窗口:
选择两个平面层,top 和mid-layer 后,点击Compute,其结果如图所示:
从下图中可以看到这10个模式的谐振情况,以模式4为例,可看到板子出现谐振区域。
选择Mode 4 所在行,点击“Phase Animation”,再点击“Generate Frames”,
运行结束后,弹出窗口如下图所示:
点击“三角形“,观察动态三维图,如图所示:
- 扫频分析
点击“home“,首先添加电压源,单击按钮”U“
然后把鼠标移到要添加源的位置双击,出现如下对话框:
选择要放置的层(例如分别选择top 层和mid 层),然后点击OK。弹出如下图所示的Set Voltage 对话框,可以重命名电压源,并将电压改成实际的电压值13.5V。然后点击OK,电压源就添加好了。
运行Edit\Circuit Element Parameters…(或按图标 )可以查看所有无源器件及探针的信息,如图下图所示:
选择菜单“Simulation\Computer Frequency Sweep…”弹出如
窗口:选择扫描频率的范围及计算的点数,以及仿真层面,按OK,仿真就会开始自动运行,如图所示。
仿真结束后,弹出如图所示,同样,点击按钮 ,可以看到动态变化。显示出在电压源激励下,探针测量的电压值。
- 目标阻抗(Z参数分析)
点击添加一个S端口,在图中所关注区域处双击,弹出如下图所示:
选择菜单“Simulation\Computer S-,Y-,Z-parameters…”,按如图 所示设置扫描频率的方式、范围及计算的点数。点击OK,仿真开始自动运行。
仿真结束后,弹出Ansoft SIwave Reporter,如下图所示,从Results 中选择S-Parameters,曲线如图所示。S的极点即为平面谐振点,10.76MHz 的谐振模式。
从Results 中选择Z-Parameters 曲线,如下图所示。从图中可以看出,10.76MHz 处的阻抗较高。
- 选取退耦电容并添加
根据谐振频率点, F=1/(2Π*(LC)1/2) 从大厂的电容模型中,选择合适的退耦电容。
在相应区域的GND 和Vbat 之间添加两个1uF 的电容,如图所示:
再运行谐振模式分析,其结果如下图所示:在模式6谐振点消失了。其余谐振点的情况,可以参照以上方法进行处理。
再运行S参数分析,两次结果的对比,加入退耦电容之后的S参数曲线较为平缓,在10.67MHz 的极点也消失了;同理也可查看Z参数曲线。