去耦电容仿真设置(三)
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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
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- x: C3 A- W; z- }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。
: C' U/ n9 e6 \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
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6 S' G3 y3 @' W( p1 w# s0 G, S( t) H2 }) ?
16. 在Workflow中选择“Frequency/Time Range”。
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' H" }0 t! I5 L设置仿真频率为100KHz-1GHz。
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, C: a8 n8 Y! j9 o3 ]8 V17. 在Workflow中选择“Analysis Type”。
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% ^/ W9 U! e# o2 Z; h选择Optimization->Device Optimization。点击OK确认
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9 S% _/ E( g, j4 C1 d# Q% D18. 在Workflow中选择“Device Optimization Parameters”。
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: X: X1 t& ]) X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。
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Impedance Measure用于设置PDN阻抗的测量方式:
6 q z" G6 m+ S, ~0 B( P8 j“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。
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本案例选择默认的“Average Impedance Ratio to Threshold-log”。
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) Y5 ?$ Z8 w# {右边的网络选择区域,勾选VCC和GND网络进行仿真。
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# p, @" m5 Z* v* s: [. g19. 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。
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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。
1 q) R4 e/ C7 @% i3 J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。
/ Z' \2 g# g& S4 x1 l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。
: i3 Y/ D+ b' T4 u, @: e, Y, M6 `; l7 l( z" R, }
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。
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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。
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; M; d4 ~- @ ]$ w+ f21. 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。
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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。
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N6 p* ^8 H$ [/ L/ g4 |" w) l3 h23. 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。
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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。
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本案例使用默认的设置,不做修改。
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/ p p, |1 N+ F7 e% D25. 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
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+ m! ?( |1 N5 g/ q26. 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。
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27. 在菜单栏选择Workspace->Layout File->Save,保存Layout修改。
6 q0 g; R1 S: m6 y0 t% Q: i28. 在菜单栏选择Workspace->Save,保存OptimizePI配置文件为demo.opix。
& I% {* u2 ~# A: {) {* Z3 T( }29. 在Workflow选择“Start Simulation”,开始仿真。
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-----本节完,共四章----
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