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

樱桃海弥

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

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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

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

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去耦电容仿真设置（三）

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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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。

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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

16. 在Workflow中选择“Frequency/Time Range”。

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设置仿真频率为100KHz-1GHz。

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17. 在Workflow中选择“Analysis Type”。

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选择Optimization->Device Optimization。点击OK确认

18. 在Workflow中选择“Device Optimization Parameters”。

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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。

Impedance Measure用于设置PDN阻抗的测量方式：

• “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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右边的网络选择区域，勾选VCC和GND网络进行仿真。

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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。

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。

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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。

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。

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* l, N5 w6 ^$ `& D% I. q$ ]" N. x; o$ ~

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。

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。

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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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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。

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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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

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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。

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27. 在菜单栏选择Workspace->Layout File->Save，保存Layout修改。

28. 在菜单栏选择Workspace->Save，保存OptimizePI配置文件为demo.opix。

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29. 在Workflow选择“Start Simulation”，开始仿真。

4 u* \% C9 t2 |" b' d1 m/ c+ }

-----本节完，共四章----

gn012166744

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siriusran

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zhangjun5960

谢谢分享！

jackclover

谢谢

Able

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