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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
7 H7 }; r& Z6 K5 m+ m7 Q2 s
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

: Q: }2 G9 Q6 f# `$ g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

: I) _* @) V% l( o% ]3 L$ u1 @; m4 A8 @4 N
6 }$ G# v- M5 u9 R/ C; E7 T5 p
' J! K) a2 i- U: x

# f, B1 [; H: B" z$ `3 M8 W1 o
去耦电容仿真设置(三)
3 V* _/ X5 o* ?& B5 W8 f3 x* J. V5 L" S  H# P2 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
7 _: D6 v! B' \, E

" J7 Z$ V7 l2 \, {5 ^; j$ x+ L! G( ]- e$ y/ @) K# g
$ F7 ^9 j! b8 h" d* X
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。
  n% _9 ?2 N* F3 j  U9 o- J4 {
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

! z  E' F( p3 g4 ~. l; r/ G1 ^! A- S2 N$ @( T
# t* x$ s- q: M0 J- g4 I* M
# l& j* U) J8 d5 n- J% Y, G8 Y
16. 在Workflow中选择“Frequency/Time Range”。

( n$ I8 C8 H4 a7 }9 X
; t2 U2 l- E( |
设置仿真频率为100KHz-1GHz。
  s( u. N. X' w# H' I

5 E( J' Z, n/ o7 y) w9 o2 c# k
17. 在Workflow中选择“Analysis Type”。

4 {( q6 `2 M' I% E  ~
7 M! {1 H" g4 v8 A* o% E
选择Optimization->Device Optimization。点击OK确认
0 l( [1 Y* t" D( E7 p+ m

& H) G* Q0 _3 `# |) [3 s
18. 在Workflow中选择“Device Optimization Parameters”。
7 L& `7 b# O3 a, W5 w" ~$ Y: Y

6 g# Z# m$ f2 F- [2 }6 }
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。

) P( `0 `, H- _6 v2 }% |
( [& {0 b( g( ]; m6 B2 y; \
Impedance Measure用于设置PDN阻抗的测量方式:

8 w; s& j5 ~* W- s7 I8 }$ I
  • “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。

    . V8 \2 l" e4 f6 K5 y" V; \
本案例选择默认的“Average Impedance Ratio to Threshold-log”。

( r/ {8 F0 H# p" C& o
& q" {# s0 Q7 ~! L+ ~$ `
右边的网络选择区域,勾选VCC和GND网络进行仿真。

% x+ a5 q" ^- }* w
  s- [) ]# a# J
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。
: ?' i1 n6 c1 x5 [

* G! @2 Q8 F& L3 q% }) D
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。

+ @7 z5 E+ y6 w$ X! n1 Y/ u
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。
5 ~3 E' o# F+ q  H7 q; b
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。
+ X5 S6 s" L' s3 ^
' ]) ?9 F  o; b$ n
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。

3 ^- U7 K- @2 u* D
. `' f, I- N2 Z& \
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。
( q9 w1 i- Y& G; B8 R

9 g) X/ Y8 d/ I
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。

( ^- Q3 Q. `4 T

3 v% i7 }6 [9 d) b. X9 v
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。

1 [0 F- ]) S7 X1 T1 N+ G7 G
7 N! M% o" \% ?2 P6 }! ~
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。

( U9 m  I% {1 U! e! w# U
, L4 i* W1 U- M* E
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。

) m  |/ \% @" t0 }  \; e
本案例使用默认的设置,不做修改。
6 x  c6 s; Q4 T$ z  T, U
$ Y' L5 T; o3 s* j% ?0 {( ?
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) o% V5 X  n. p% c2 A

0 @& k& t4 ^# _0 {9 K, T$ d
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。
- D. A1 n9 V8 i" p/ H# O# t# k
9 k, L9 L( E7 z8 O0 l4 `. G
27. 在菜单栏选择Workspace->Layout File->Save,保存Layout修改。
, u+ G3 t+ X+ g, D4 h* f! t
28. 在菜单栏选择Workspace->Save,保存OptimizePI配置文件为demo.opix。

' }. R0 b' W; P/ o" Y
29. 在Workflow选择“Start Simulation”,开始仿真。

  e& @. P- S# X" Y1 t
) A( M0 Y" w" f* y3 G* \1 l0 n
-----本节完,共四章----
2 `) z1 E- a- o- j! T) b
: m/ [% }8 U; J6 I! F+ P, h

/ C4 C5 v2 r& ]5 N3 d* @1 J# Z" O0 e

& t$ G5 V: s1 V# w! i! |1 }
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