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[射频] ADS信号完整性PCB串扰仿真

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发表于 2019-9-27 15:10 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x

, {, e' m# r" [; J

' h" Q8 S% Z' {8 u9 mADSkeysight公司的一款比较强大的仿真软件,是由早期HP EEsof发展而来的,主要应用在微波射频领域,经过在Agilent公司的慢慢孕育长大结合仪器设备的优势,目前ADS不仅仅微波射频领域的工程师离不开它,近些年来,高速信号完整性领域也越来越多的工程师喜欢上了这款“不要不要”的软件。) W# q0 K6 f6 W, C% u3 z2 k

1 |/ v: E# Q) {5 G4 Q
  G, Y+ _8 ~3 }: K# ]( {
鉴于国内外的很多ADS的资料都是微波射频领域的,接下来,我们会慢慢的分享一些ADS在信号完整性领域经常使用的小功能和技巧。今天给大家介绍使用ADS进行串扰的仿真。+ H) E0 X8 k/ ]/ ^, A3 I
4 \! V) ?3 z( }/ l

; P8 ^5 G( }  e- F关于串扰的理论,大家可以参照《信号完整性分析》《信号完整性揭秘》等书籍。& d3 Z0 d. ]" L4 T5 S; {+ Z, k

" M! e$ s$ c6 g) B% P7 p' G

+ ^: T/ `8 s, w# J( [" X( T大家都知道,串扰与很多因素有关系,如传输线耦合长度、信号的上升时间、传输线的间距等等。这里就以这三个因素举例子对串扰做一些定性的分析:7 R, l" D$ F3 x& i& _
. P4 N! i1 ], s' ~3 C
6 C# g5 d( C) o/ Y1 g
ADS中搭建仿真的拓扑结构,这一点非常的重要,因为要是拓扑结构搭建都有问题,那么就使得仿真结果变得不可分析,所以,在如下的仿真中,都尽量以单一变量做仿真实验。2 K/ R, z6 w; }2 f7 I. U4 s
4 u# V8 U/ i( g2 I$ X

! g* u& S& M) j! \5 A
! ?- \; j9 ]) B5 P/ \& E# p1 l

0 Q5 X7 R0 R( {4 @) u' z* i( P) @) _9 r. V& {) S. M
4 u' `$ Q  s; [$ H: C. i
得到的串扰结果如下(蓝色为近端串扰NEXT,粉色为远端串扰FEXT):4 r: Q$ v' Z6 D$ s

9 L& X* |" C) ~
1 l! E; s; G6 @: t3 z% T+ J* M* T2 z/ s* N* i# [9 y2 h/ E

* ]2 W) }3 ~: D/ c* j% j+ S8 N% I
6 D8 q/ J: B/ ^/ n0 o4 Q9 N/ ^1上升时间:
, V8 T2 D& ?% N/ A; J4 b) d3 O; V: H. p9 G2 ?& w

9 ~- X/ b9 V% Z$ G4 ]) \6 C8 r7 D7 I/ X# F9 B. E

" j3 [7 L( C$ p" k考察上升时间时,其他的参数都不变,只改变上升时间的变量,所以需要加入变化参量和扫描参数,如下所示:# i& H7 D/ C5 z5 Z& y+ O0 ~9 R

+ L; w% N' d2 l! c

; @% h- a, ?+ q  U: e/ ~% X9 L2 I- h8 c6 a- u1 ]! C

! e7 d% {' k5 Q' Q0 y5 O1 @& `3 \. [9 w- J, ?+ Q
$ P- T7 f' L. D* N' B
上升时间从50ps开始,300ns截止,每隔50ps仿真一次,得到的仿真结果如下:
  K9 O5 [* g3 o1 u& w1 g- S- b( c! B
* K9 s' }- {3 ^7 A
: l- f# q/ [; V1 C

, q% p8 s) ?6 _& O显然,随着上升时间边长,其远端串扰变小,饱和长度变大。
" x" L2 V( k+ \  R
" Z5 O# Y' ?' n- m
% S/ s* e9 ]5 q" L# G' |1 K0 t+ \+ D, @
2耦合长度:
! b& f0 o/ o* U$ A* x
8 T$ j0 V8 k" W, }5 Q$ S$ y8 r- l- J' ?1 [% U: F/ W1 e
: \! b( ?$ J# u

6 f% s+ W) c8 D8 W* Z# ]( y5 I- j, r改变耦合长度,其他参数保持不变。长度由1inch开始,截止到6inch,每隔1inch仿真一次,变化参量和扫描参数如下:. e7 O, H: `/ H. X8 `' K* G7 x
4 I5 Q! \$ g, ]

* B! {# _$ m1 x; g, v3 R8 |+ M* W! L% l. R3 \  I

  b# N6 a) Q" E: n# {3 X# g9 m+ J0 G- b1 H+ m. n0 u
6 N; z4 [  J  f* C# S
得到的仿真结果如下:* O% Z- B/ b, {. D" ~6 X
9 S: T/ o$ ^0 y& ^  R
1 x' D7 |% b' ?7 W) D( p3 a: y
随着耦合长度的增加,其远端串扰一直在增加,在1inch之前就已经达到饱和长度,所以在此实验中,1inch之后增加耦合长度对近端没有影响。
+ T6 g2 L0 P' n3 ?4 y& O% X8 X; V9 r% j& ?) V  S, A+ j

8 t5 u3 t0 F1 B6 t( ~9 ]3传输线间距:
, E, P- [) t3 Y; x( X
" @2 @* R! N  H- \: p) `/ x6 W2 ]
! Q" X! Q. @1 G" K1 N( T" v! t- m* W' |' ^0 R" U- m# _
: `* M$ e, f/ o! U
改变传输线间距,其他参数保持不变。间距由4mil开始,截止到10mil,每隔1mil仿真一次,变化参量和扫描参数如下:
  O, \! K% V' b% e4 l) D, x/ v
0 m0 A9 M- t1 _9 d( c! t) P6 }7 d: d
/ @9 j: k5 C9 X% W3 a9 r) l8 v

0 L8 z3 b) ~# M# e

7 K3 \" u9 c* N4 G* b
; J% h. }' b: h" C, B. z4 L

  j3 @. a3 Z+ u4 B得到的仿真结果如下:& ~; I# j2 I4 E

) x; w) L: @/ O) {! i: g2 i
! u+ V& T8 E5 K. F' w
8 n/ [9 o' M# p5 Y$ Q  L由仿真结果可知,其间距越大,其近端串扰和远端串扰都会变小。
* B9 {* S$ }, \2 b  Y
7 g; b6 S2 F  {- E2 b- n* h7 ?由于ADS对数据的处理比较好,所以在以上实验中,还可以进行很多数据的测量,这里只是讲解串扰的参数sweep的仿真,所以没有对数据处理做进一步的阐述。
: q+ y' j9 b5 Q' K! u% a7 W% H8 d  @4 z1 P) N& a8 K* J2 P1 L& V

& l# [8 ]! R; H$ n2 n8 j& J$ h很多时候我们都在死记硬背很多公式和结论,记得住也记得对当然很好,但是如果记不住也不知道对不对,还不如使用一些仿真软件对相关的问题进行仿真,这样我们可以自己得到很多实用的经验和结论。" P4 k( N5 w- c/ v
2 ~: u& T6 w9 b: Z/ ^6 m

. P3 U& v% B) n( V5 l4 h2 U4 N
- h& Q1 |# _5 O" N
2 h+ k4 m) X) f
. J8 l, V: e8 f$ O" e$ ~更多精彩请加入“中国射频微波微信第一群”, 先加徐老师微信号:15989459034,注明公司,射频领域及方向,通过验证后加入。(注:本群属纯技术研讨群,销售代理等非射频技术人员勿加)!?* z+ n7 `2 @: L+ }5 z* b% G) d
1. 本群4000人,成员涵盖了国内所有射频方向企业,高校,研究所。其中教授,总监,总经理,主任专家,海归,千人计划,长江学者,首席科学家,博士700+人。
- ^( H7 B: _: u) z/ u- C, T2. 本微信群由“兴森快捷-安捷伦射频高速联合实验室”射频负责人,《ADS2008/2011射频电路设计与仿真实例》《HFSS射频仿真设计实例大全》电子工业出版社,主编徐兴福建立。! I" q2 p" j# R. W9 u; _( R( X
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