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

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x
Allegro Sigrity OptimizePI Training(三)去耦电容仿真设置

  k8 ~( }) y% i7 J/ Q5 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

# S/ R4 y0 K& {+ V+ S. ~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

5 I/ u5 ^% w# F0 q/ c( D$ z/ ?0 R. _+ H2 U
6 |( b4 K* r! q% }4 o) E. s

) ^6 P8 |( s  ~% S" s7 ^" D7 B5 l" I7 D2 \1 j
去耦电容仿真设置(三)) e7 Q+ ]7 O7 X+ ]
+ k  q4 o; a3 C" B4 D" N, g, L- g* Q
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
/ h/ I) X( n2 Y) J
! k2 d9 J; _/ Q# x4 P

/ Z* K8 f0 s) F! w8 K
; B' x/ L; _2 y+ S; O1 e
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。
6 e+ I3 f$ M1 X( r9 Q. p2 J3 B; [
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
% K) d+ c" p5 e2 W. z9 \+ R
8 l& y, c( m" o, c" c6 s  Y7 c
+ i; O' L! c& [- c

. }; ]) N4 a$ p' ]; a" a
16. 在Workflow中选择“Frequency/Time Range”。
' E* ?$ r- V. t1 C! s
8 E4 g/ F& l0 d3 p) z
设置仿真频率为100KHz-1GHz。

+ x$ R! F5 h$ J0 A& \" \6 ~1 S; Y' E

" [8 V2 P  Q* R/ t
17. 在Workflow中选择“Analysis Type”。
! n6 @$ o% H  ~! \

& _) c3 I+ i  Q& D) I# k# a5 R5 L6 J; U
选择Optimization->Device Optimization。点击OK确认
" A8 e/ P/ f5 D8 U
! e; f& j3 O8 n# m( F) W
18. 在Workflow中选择“Device Optimization Parameters”。

, ^* z& b  W/ k
! P- p! f2 y7 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。
& @# w* C5 t3 @4 u5 r

/ Q  d  [* [" p. m
Impedance Measure用于设置PDN阻抗的测量方式:
/ @9 _& N# e% M7 g- g4 X7 L! ]/ d! h
  • “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。

    " A1 T' B6 [5 C
本案例选择默认的“Average Impedance Ratio to Threshold-log”。

/ g( l/ G/ |& _! ^( D/ R

7 t% a1 v0 ^* b
右边的网络选择区域,勾选VCC和GND网络进行仿真。
, T4 ~8 \/ s( B( }; U
/ F8 h2 [# L% m9 {9 I( o$ d/ E
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。

! U! g' _( A* c  Q0 m9 v
: B# w, U* v, c) G8 v
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。
' ^5 Z) w6 V6 A6 f2 _
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。
/ M" N( U! y! K
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。

9 d" o5 k+ k! G* O( e1 l

% ]/ H! v2 w" `5 A; 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。
  ]8 Z& m( g0 X

) n  T+ U" V$ `- D  i" 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。
/ c9 x( u/ V" D  S+ E7 ?
& `+ \  M6 C7 [; e9 k- \  a
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。
8 d1 \& u7 y: N$ j9 Y
7 |, P) G' `7 a( O+ u; ^9 Z6 v) u- G/ z
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。
; W* o; j0 f1 K" z5 X) M
+ U$ |# g3 C  Q% I
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。
( s: T1 m3 w% C" o. v+ |5 s' s# S
% @- u6 W/ J+ J
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。
( o5 z2 W$ e5 U1 {7 F5 _
本案例使用默认的设置,不做修改。
% U9 z7 A: w9 k  C
" S* h& b, `# P% d9 w
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
4 }- y% p  a0 J& M$ V! y" A

! ~6 H  [) ^! r2 w/ O, w2 ^
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。

+ S( g' n, c. Z3 T+ i
" u9 P9 c9 x) S6 H& Y2 a
27. 在菜单栏选择Workspace->Layout File->Save,保存Layout修改。

- @: |' V/ d) J- _: ^9 i" K
28. 在菜单栏选择Workspace->Save,保存OptimizePI配置文件为demo.opix。
& w1 u. T' P/ V1 j4 L
29. 在Workflow选择“Start Simulation”,开始仿真。

9 _; z' ^: p3 K$ Y7 h( H& K
. l6 |2 q1 @- s/ S
-----本节完,共四章----1 j. m7 m0 e$ ^7 X! n" K, `  m$ \+ j0 F

2 X2 R6 q# M, p; g. }* p0 n( }" m+ u) {5 f& }
0 m' g; H: k7 v0 y. K$ m
  V9 K4 N* J3 |7 a7 a3 l

8 c# Z# Y. |  C% H1 b- p
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