实例分享 I Sigrity电容模型应用与管理指导

allanwei1984 · 发表于 2022-5-17 10:34

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在进行AC阻抗分析、去耦电容方案优化、同步开关噪声（SSN）分析等电源完整性仿真或兼顾电源影响的信号完整性仿真中，需要设置各种电容型号的模型，模型种类一般包括只有一个容值的理想电容模型、包含RLC寄生参数值的一阶SPICE模型、更复杂的多阶SPICE模型以及宽带S参数模型，模型的精确性依次升高。在进行仿真前，需要尽可能地找到与仿真电源、电路相关的所有电容型号模型，才能得到一个更具参考价值的仿真结果。

理想电容模型是最容易定义的一种模型，只要知道设计容值即可，但该种模型并不能准确描述电容的宽带行为，表现不出谐振特性，仿真结果不具备很好的参考价值；一阶SPICE模型常常在找不到多阶SPICE模型和S参数模型时使用，很多公司有各种不同容值不同封装大小电容的RLC参数表，可以根据查表估算模拟；多阶SPICE和S参数模型往往是电容厂商提供，可以到他们的官网搜索对应型号下载。一些公司也会制作电容测量系统自己得到S参数模型，这种方式虽然成本很高，但像一些国产电容一般原厂拿不到模型用，只能自己测或者使用简单RLC模型模拟，另外自己测量得到的电容模型更加接近真实使用环境，比如包括安装效应。

总结一下，使用电容原厂提供的S参数或SPICE模型，是既方便快捷又保证精确性的方法；如果没有，可以使用一阶RLC模型代替，牺牲一定的精确性，但结果也具有参考价值；还可以制作测试板等测量系统自己测电容的S参数，花些成本与时间来保证最高精度。

除了选择电容模型，另一件困扰工程师的事就是在拿到模型后，如何很好地在仿真软件中应用和管理，下面以Sigrity™ PowerSI®为例来说明针对上述电容模型，如何实现创建、导入、应用、管理等操作。Sigrity的其它PI软件和模型抽取软件如Sigrity™ OptimizePI™、Clarity™ 3D Solver，使用方法上基本一致。这里要特别提一点，Sigrity软件在安装完成后会提供如下图所示多家电容厂商的电容模型库，里面有SPICE模型也有S参数模型，默认路径在\share\library\decap_library。

Sigrity PowerSI中添加、导入、应用电容模型的方式主要有两种，一种是在Component Manager器件管理器中进行操作，一种是在Sigirty统一的模型管理模块AMM中操作，具体请参考以下步骤。

1►

通过Component Manager

器件管理器进行

1、打开Component Manager，选择一个电容模型或者一个电容器件，点击edit

2、打开编辑该Model或该电容器件的Model

3、在Model编辑界面，创建或导入去耦电容模型的方法如下：

a) 一阶RLC模型：在Definition界面按照语法规则手动输入电容的寄生参数

也可以简单地只输入电容的容值，即为理想电容；或输入更复杂拓扑的SPICE描述电路，来定义多阶SPICE模型，当然多阶SPICE一般很难自己定义，还是建议拿到厂商提供的SPICE导入。

b）S参数模型（.s2p）：在Definition界面按照语法规则输入电容S参数模型的调用指令

“Model =”后面加的是模型完整路径。

S参数电容模型分串联（Series）和并联（Shunt）测量两种（Sigirty安装目录中的电容模型均为串联），节点与port的连接语法见下表：

上面两种在Definition中编辑完成后，点击OK，会弹出一个对话框，表示该类电容的模型全部定义成功，点击OK即可。

c）SPICE模型（.ckt/.mod/.sp等）：如果是SPICE的电容模型文件，可以通过右侧Model File栏进行导入

Type选择MCP，点击Select MCP，打开编辑窗口：

选择导入的SPICE文件，.ckt/.sp模型直接识别，.mod模型需要选择All Files来识别。然后点击Edit Header按钮，打开MCP Header Editor。

添加一个MCP的连接端口，分别将模型中的Port1和2设置为电源与地。设置完成后，点击OK，回到MCP Editor界面，MCP的连接端口出现，此时将器件的端口与模型刚设置的连接端口互连，这样就完成了基于MCP的SPICE模型的定义。

点击OK后，回到Model编辑界面，可以看到.mod的SPICE模型已经通过MCP的连接端口连到电容上了，点击OK即可。

同样的，所有同类电容全部附上了该SPICE模型。

2►

通过AMM模型管理模块

实现电容库中模型的导入与使用

1、在Sigrity PowerSI流程界面，点击Assign Capacitor Models，打开AMM的Model Assignment界面，选中一个要附模型的电容，点击Browse Model → OK ，然后就打开了AMM管理器

2、选择菜单栏Library – Load Library，导入Sigirty安装目录中的各厂家的电容库

找到Sigrity电容库的路径，选择一个厂家的电容库文件夹打开，选择.xml等格式的模型库头文件，即可打开对应的模型库。

选择Discrete中Capacitor一栏，点击库名字，所有的电容模型就会显示在右侧主窗口。

3、可以使用查找功能，根据容值、封装SIZE等在该库中找到想要的电容。

可以使用查找功能，根据容值、封装SIZE等在该库中找到想要的电容，点击Search后，所有满足条件的电容会列出来，选择其中一个电容，点击Select，跳转到Model Assignment界面，显示该类所有电容已经附上这个模型了，status一列显示为绿色Validated字样，表示模型附成功了，点击OK即可。

.ckt、.mod、.s2p等各种格式的电容模型均可以通过该方式实现导入与使用。

3►

在AMM中创建一个自己的电容库

1、打开DecapGenerator.exe，具体路径在cadence – Sigrity xxxx – tools – bin文件夹中

2、打开后在Source File一栏导入库头文件的.xls模板表格（默认模板表的路径在Cadence – Sigrity xxxx – share – SpeedXP – Samples – OptimizePI – Decap_Generator）

在Destination File一栏中选择要将转换后的.ammx/.amm文件保存在哪里，并定义文件名称，然后选择头文件中你要使用的项目（一般默认即可），最后点击Convert，即可将.xls格式转换为AMM模型管理器可以调用的.ammx/.amm格式的文件。

3、打开AMM模型管理器，选择Load Library，找到刚才转换的.ammx/.amm文件，导入后如下图：

4、可以将不需要的模型删除。添加自己的模型有两种方式。

a）直接在窗口新建与编辑导入

可以使能By RLC，参数化设置RLC三个寄生参数值，定义一个一阶RLC模型；也可以使能By SPICE，选择Edit SPICE按钮，打开电路定义编辑界面，在这里可以直接导入S参数模型或多种格式的SPICE模型。

b）选择External Libraries，可以导入Sigrity安装路径下的各电容库，也可导入其他项目的电容库，作为external库使用。

导入打开external库后，可以在库中查找想要的模型，选中该模型右键，copy to project library将该模型添加到自己的库中。

编辑好自己的库所有模型后，保存即可。项目中如果要使用该库，通过AMM或流程中Assign Capacitor等方式打开模型管理器导入使用即可，附模型操作参照上面所述。

以上比较完整地介绍了Sigrity PowerSI中电容模型的使用方法，灵活选用设置方式可以大大提高我们的SI/PI/EMC仿真效率，欢迎点击下方图片进一步了解Sigrity PowerSI 软件功能：

本文由上海图元软件技术有限公司（Topbrain）编写，图元是Cadence中国区授权经销商之一。

作为业界领先的电子设计服务综合提供商，图元长期致力于在国防和集成电路行业为客户提供先进的设计与仿真解决方案。产品和服务包括了Cadence EDA软件、设计验证管理系统、高速PCB设计服务、电磁热仿真服务、SOC/FPGA验证服务，集成电路教育等。

Abel123 · 发表于 2024-3-17 10:37

请问Sigrity Power SI中如何添加一个共模电感（四端口器件）的S参数呢

rergr · 发表于 2022-5-17 14:50

很不错的分享

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