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电源完整性仿真让电路板更完美(2)

电源完整性仿真让电路板更完美(2)

本帖最后由 best1538 于 2018-1-15 12:38 编辑

电源完整性工具可以对设计做出一种决定性的优化。当你做布局优化时,不能使用经验性的去耦方法。Ansys公司的Patel称,软件能帮助你决定电容的数量、类型以及成本。这些工具还能告诉你改变各层之间距离的效果。例如,TechDream公司总裁兼创始人Yoshi Fukawa称,NEC公司的PI(电源完整性)Stream能通过增加或移动电容,改变容值和层的形状,以及改变电源层与地层之间的距离,帮助你获得自己的阻抗目标。
Mentor公司的Kohlmeier认为:“你可以用CAD文件做假设分析的实验。这比硬件重试要快得多。这就是虚拟原型的价值。”因此,仿真软件的使用就很重要,这样可以在设计阶段的早期做出关键性的决策。改变电容位置、电容数量以及其它变量也许不会影响到其它部门,但为了提高层间电容而减少层间距离,则会影响整个设计团队(图3)。Sanmina-SCI有专利的现代制造方法,可以设计出4mil介电质的层间厚度,增加了层间的电容。
解决问题的方法
Kohlmeier表示,电源完整性仿真要比很多工程师的预期更加困难,因为必须考虑每只电容、连接过孔,以及功率层的结构。他指出,连接两个层面的过孔会降低供电网络的阻抗,因此它和电容一样重要。与电源完整性不同,信号完整性一般会涉及一些走线,用示波器就可以在时域中测量信号完整性。使用Port 1至Port 1的Z11阻抗曲线,对电源完整性的仿真可以得到频域的阻抗。要了解一个功率层的阻抗问题,需要一台VNA(矢量网络分析仪),它很难使用。仿真是测量的补充,而不是替代,它们能在制造前就提供出有关PCB性能的重要信息 。Sigrity公司的Brim称:“无论你的仿真软件有多快,也快不过一次测量。”不过他指出,你得有一块已制造好的PCB才能做快速测量。
你必须相信IC设计者已完成的工作,相信所使用的芯片没有电源完整性问题。Ansys公司的Patel称,“IC及其打线都不是电源完整性的关键,”因为IC电源管脚与打线都是并联的(图4)。Mentor Graphics公司HyperLynx的工程总监Steve Kaufer就认为,那些缺乏避免电源完整性和信号完整性问题的技术知识的布局工程师们,则经常是问题的根源。
电源完整性软件能帮助你解决直流和交流问题,另外电源层与地层之间的空穴都是RF波导。为处理直流问题,必须确保PCB层可以承载需要提供的电流量。为处理交流问题,必须确保电源系统可以为现代芯片提供所需的快速变化电流。最后,注意波导的行为可能是非直观的。RF问题在防备EMI(电磁干扰)问题时很重要,它会使你的电路板无法通过FCC(联邦通信委员会)的认证。如果设计采用了大的板面,则使用仿真就很重要,大板面会产生谐振。如果你的板面会从层间空腔发射出RF,则用适当的软件仿真可以帮助EMI工程师解决这类问题。纠正方法可以是围绕电路板边缘布放电容。Sun Microsystems公司有一个专利6727780,它使用与电容串联的电阻,这样RF能量就能在电路板边缘被吸收,而不会反射回结构内。
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