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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 |正序浏览 |阅读模式

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x
Allegro Sigrity OptimizePI Training(三)去耦电容仿真设置
2 F1 q& J/ A2 u$ V, V
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
& ^6 P/ x* |: i; L9 U
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
/ n3 u# |" {. \" b
2 ^) ^% v! |: \( N' o8 }
6 z# s- D, J* e
2 E9 \# M; M0 q% p* B1 @
% R+ Z8 m  ~6 i+ n1 x7 H1 e6 A/ a
去耦电容仿真设置(三)
; Y3 e8 I3 Y- H
7 E# Y) M) a4 e# d3 N
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
* o6 i& b4 E% }3 B2 d4 F! x

, x% O; x& `# g3 q& B0 u0 e4 t' Z
  w) \6 D  s8 w1 i3 y5 F4 ~0 Z4 d8 g4 T+ o
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# `* T0 J7 ^4 G  p; d9 \
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

* c- X" K0 T1 g: N6 L0 N* O# k8 E1 h
& l5 A$ M9 R- ^9 Y2 _5 A' l7 ~# V6 v$ y

( g+ u; E6 K6 ~8 x3 ^# l, d
16. 在Workflow中选择“Frequency/Time Range”。
8 E3 C2 E3 f( O3 s% H/ G

. o3 J0 ~+ s4 ^9 R( A2 C) ^8 Q
设置仿真频率为100KHz-1GHz。
3 j" X- O& {6 Y0 U$ P& e3 R) v7 e% I
8 v0 ~# M% O' I/ I. n. }
17. 在Workflow中选择“Analysis Type”。
$ }5 ?# A1 }: h* s
+ r( y+ ]* T0 ^. X8 W' q' t0 a
选择Optimization->Device Optimization。点击OK确认
) r3 a4 G4 ^5 D+ {  ~3 t

/ H1 P/ W" {; @0 S/ a$ N
18. 在Workflow中选择“Device Optimization Parameters”。
7 O3 |8 X% O# Y* m/ x, @
0 ?4 U" w1 g7 s$ 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。

  C2 r+ ~$ C  T  b1 m
/ a9 q; w1 M+ e& a1 B0 n
Impedance Measure用于设置PDN阻抗的测量方式:

( `9 n1 h7 u  T5 H# k0 p$ }8 V
  • “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。

      v, e9 p  F# |) J9 u
本案例选择默认的“Average Impedance Ratio to Threshold-log”。

) C8 y# s4 V7 j3 D9 K5 L/ F2 r
$ j0 f4 u+ b- J1 [4 R  j
右边的网络选择区域,勾选VCC和GND网络进行仿真。
0 R. Q9 e( v# {; m0 c2 N

" z9 o1 L8 [7 g' B) q0 f  R- {
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。

: l& E; I2 V/ B: B: X
3 S. q# O. u: D" X+ q; v7 D- M
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。

( Q2 M3 F3 X2 R
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。

. J6 |; j# Z* }. M" \
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。

" d" u, s. R. i. K* H# O
' S! |3 t  X9 y. W
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。
% |+ b9 u* c2 {$ ?+ f2 P) h
  g9 n0 i' e$ l" e
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。

) x7 t. s" }; X7 b2 G2 W

  B, F  q0 d$ c" R
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。
9 {8 S! a1 @6 Z: g, n

0 x) W% ^: x% Z4 }4 _1 O
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。
) E! F8 T! g# T6 {
# M& j. j8 E+ |" |; U% }9 _
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。

1 i6 w6 `% c' f. E; ~0 s3 @

: S, b# A, H" Y: H1 O  y' ]
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 J( b# A  x+ @
本案例使用默认的设置,不做修改。

: I+ A1 a# A; g3 N$ q

% W% ~1 Z" Y. |" z
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) A4 o1 |0 v1 {! U) e

+ E! c3 h3 K9 X
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。

3 P2 `$ e6 N( N' N, E" Q+ a! Z

: O6 q' i; V1 U3 }" ~
27. 在菜单栏选择Workspace->Layout File->Save,保存Layout修改。
( N3 j0 D) h$ z" k, O
28. 在菜单栏选择Workspace->Save,保存OptimizePI配置文件为demo.opix。

/ W# e; \8 G- k
29. 在Workflow选择“Start Simulation”,开始仿真。
) V. B  _' H: F3 r; q

+ j$ W( z+ ]9 a2 ?7 Y: h
-----本节完,共四章----
2 a0 h6 [' O5 H/ x

1 [( ~( x- g. w/ t' X+ f
, L+ j6 S$ p5 [* S
. M( H* l, i/ L* Z' t1 s7 E
/ D" W: a0 v4 E

# b/ i( p+ L3 ?; g6 _; \, l
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