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[Cadence Sigrity] Allegro Sigrity OptimizePI Training(三)去耦电容仿真设置

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发表于 2016-7-29 16:55 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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allegro Sigrity OptimizePI Training(三)去耦电容仿真设置
. X6 F: r, [- Y! \  y% h
本文大纲
1. 去耦电容仿真设置(一)
2. 去耦电容仿真设置(二)
3. 去耦电容仿真设置(三)
4.仿真优化结果查看
' y8 x- _& W. p9 @" {0 x7 A+ k
关于OptimizePI
      去耦电容的优化需要综合考虑PDN的性能和成本因素,在目前的PCB或封装设计中,往往存在PDN电源噪声(包括低频和高频)超标、性能不满足设计、成本较高等问题。随着设计变得越来越复杂,电容的位置和容值选择往往大大超出设计人员的经验。
       OptimizePI提供业界第一个能够综合考虑电源PDN性能和成本的解决方案。OptimizePI使用专利的电磁分析和优化算法,可以快速、准确地进行电源分析,自动排列组合去耦电容的容值和位置,提供兼顾性能和成本的电容优化方案,根据优化的不同目标,帮助设计人员在成本、空间、数量和性能之间做出权衡。OptimizePI提供交互式的优化结果后处理,方便用户直观地选择优化结果
+ \3 \7 J+ i7 r9 K; B, |' g. w
2 c* j$ C! B0 g% `' c- k( x+ `
0 f1 a6 P; R9 X, ?& m
0 K+ g2 ]* R* q" x" N; t8 C
5 |* Z4 w, R5 j2 z/ w3 a4 f- S
去耦电容仿真设置(三), ^  v" x9 D1 L: s1 ?$ U

2 \) C0 ^& i/ [( V) {
本模块用到的PCB案例:
1. 6层PCB设计,第2层是地平面、第5层是电源平面
2.1个电源网络:VCC(红色显示网络)
3.1个地网络:GND(绿色显示网络)
4.1个VRM、5个IC器件(阻抗观测点)、28个去耦电容
* E4 [' |, T$ |2 ?1 M& K
4 d, `& e& y6 J, i* L! P2 D

+ G8 X! S6 _. c0 E
% X& ^2 t+ b( c% ]) V' l. W8 p
本模块中,我们将会用OptimizePI分析不同的电容滤波方案对几个IC器件的电源阻抗的影响,从OptimizePI推荐的方案中选择合适的方案优化PDN设计。
3 g  c$ M- f; Q- X# W4 d/ v
15. 在Workflow中选择“Discretes(Optional)”,这一步用于检查和设置如电感、磁珠、电阻等其它器件的模型。本案例中不需要设置

) O5 }# C+ y$ O7 A2 O3 ^5 c% b5 |# M
! c! E4 v# S+ i) x. f) h0 q3 b" F; H; q7 L$ I4 @3 B. L7 Z
6 X' V* T7 {9 R
16. 在Workflow中选择“Frequency/Time Range”。

8 a* N) G8 ~( V  |$ V

8 a& W# W4 a- h: n
设置仿真频率为100KHz-1GHz。

8 F0 k* X6 I# o" ~
% X! @5 f1 u9 M5 v' [& d1 {' {
17. 在Workflow中选择“Analysis Type”。

! `# p8 a( \2 E6 F

% m  Q# ~: i9 ?  E. S) h
选择Optimization->Device Optimization。点击OK确认

2 p* G# I6 ?  S. D7 o

& i# E9 P5 o8 x9 K
18. 在Workflow中选择“Device Optimization Parameters”。

% b, |4 D7 }& n1 y+ W! A- w$ y9 s

9 u& L( g- a! W' L5 r! U$ t
在Device Optimization Parameters->Optimization Manager页面,设置优化目标为“Best PeRFormance vs. Cost”,在优化PDN性能的同时尽可能降低电容成本。

, S/ l1 I- s" P$ j( e( M* P
% |8 p$ I3 A$ s9 S  p
Impedance Measure用于设置PDN阻抗的测量方式:
# @) ?. D. Q7 R( }) \
  • “Average Impedance Ratio to Threshold-log” 是将仿真得到的每条阻抗曲线上每个频点的阻抗和Threshold曲线阻抗的差,取Log,再相加得到一个最终的PDN阻抗值;
  • “Average Impedance Ratio to Threshold-linear”是将仿真得到的每条阻抗曲线上每个频点的阻抗和Threshold曲线阻抗的差,直接相加得到一个最终的PDN阻抗值;
  • “Average Impedance Percentage Difference to Target”是将仿真得到的每条阻抗曲线上每个频点的阻抗和Target曲线阻抗的差的百分比相加得到一个最终的PDN阻抗值。

    / `; S" Q5 g" R
本案例选择默认的“Average Impedance Ratio to Threshold-log”。
1 N7 i1 F9 e1 l
$ J2 c! _2 P) @$ M9 {! N
右边的网络选择区域,勾选VCC和GND网络进行仿真。

) [( E" l, O3 }- s' t
( Z$ U5 p- s8 z6 A! j6 e8 W1 ^
19. 在Device Optimization Parameters->VRM(Optional)页面,可以查看和修改VRM器件的模型。本案例不需要修改。
. G& k% r. `2 r: j1 j5 e, j) d6 N0 ^

3 P" E( l# c  F5 F7 A0 `, Q
20. 在Device Optimization Parameters->Decoupling Capacitor页面,设置哪些电容需要考虑替换成其它电容,每个电容分别可以替换成哪些电容类型。

$ b- E4 X2 A5 H4 l
每个电容可以替换的候选电容类型,可以选择内置的相同封装、相同或更小封装、任意类型、相同器件这4种模式,默认方式是相同或更小封装,也可以手动在右边的候选电容区域直接勾选相应的电容类型。

% }' X9 o0 e/ O# c0 c" u
选择所有ID为8的电容,在右边的候选电容列表中,把ID 5的C1uF0402电容取消掉。
. Y; `9 S6 w9 f
4 E, N4 M( R3 @/ t; ^& n" F* i2 z3 I$ \5 g
选择所有ID为12的电容 ,在右边的候选电容列表中,把ID 5的C1uF0402电容取消掉。

2 T. [% R% @" a$ l" K' w
( [; r8 x/ Y, k1 _( S$ w
如果在仿真优化中不希望减少电容数量,可以把“Do Not Remove Capacitor”选项勾上。

; k  Y* K: W* Z" y9 \" I

8 k) a; r- h7 f+ R$ o, j0 C/ M
21. 在Device Optimization Parameters->Decoupling Capacitor Number页面,可以设置每种电容的最大数量。本例不需要设置。

# G! E4 X8 r; A; e. r/ l
; ~  \+ _4 h% b  b+ \6 S3 U3 ?
22. 在Device Optimization Parameters->Optimization Range页面,可以设置电容优化方案的其它约束,如电容成本范围、电容面积范围、电容种类最大值、电容数量最大值、总容值范围等。本案例使用如下设置。

0 P  I) |  \8 t( Y7 V+ _- {: R4 N/ O
* I. q4 M+ u3 k
23. 在Device Optimization Parameters->Optimization Frequency页面,设置优化的频率范围。这个优化频率范围必须在前面设置的仿真频率的范围内。可以根据电源噪声频谱特点、电源阻抗特性等来合理设置优化频率范围。本案例设置优化范围为100KHz-100MHz。

3 ]; E3 t) ~. K) E8 \* [
. k; V: U4 U, R6 \0 @
24. 在Device Optimization Parameters->Impedance Observations页面,可以设置每个阻抗观测点的Threshold Impedance曲线。没有设置Threshold Impedance的话,OptimizePI会根据Layout和滤波电容的情况,自动生成对应的Threshold Impedance。
还可以设置各阻抗观测点的权重,weighting数值越大的权重也越大。

6 T& c4 x) @: B# I) N2 H
本案例使用默认的设置,不做修改。
5 L! a. @9 i/ M1 O& d
, d1 x# H7 [7 E, ^6 B5 }2 d+ ~* V7 i
25. Device Optimization Parameters的其它几个页面,本案例中没有涉及到,保留默认设置就可以

+ y% E7 [% C" M  S( y

, r/ J% O4 w" K. A8 ]( J; E/ p, J) U
26. 在菜单栏选择Tools->Options->Edit Options,在Simulation(Basic)->General页面,设置仿真使用的CPU最大数量。
9 _% O+ l. [& ]5 X, s7 i
5 b# d2 J- {7 @& C% R
27. 在菜单栏选择Workspace->Layout File->Save,保存Layout修改。
) ]& n1 }8 u: ~8 w+ [
28. 在菜单栏选择Workspace->Save,保存OptimizePI配置文件为demo.opix。
: W$ {7 l' r- K9 E" C
29. 在Workflow选择“Start Simulation”,开始仿真。

- |5 c& V% a* E
; m* j5 R( W: W$ {  }
-----本节完,共四章----
! y' B. l: r) f7 N% s- {
3 H* {5 u# p' D$ B2 I/ H

& U) L4 p2 _% z
1 R" k2 S8 w- l' B  U
- Z0 y3 f7 _& y8 [5 n3 s
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