HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver je depozicijski rješavač dizajniran za stvaranje elektromagnetskih modela za slojevite elektroničke strukture poput PCB-a i fleksibilnih kabela. Čvrsto je integriran s HyperLynx Signal and Power Integrity kako bi pružio točne, automatizirane tijekove rada analize sustava.

Resursi HyperLynx

Hibridne aplikacije za rješavanje

HyperLynx hibridni rješavač razlaže dizajn na tragove, ravnine i prijelaze stvaranjem modela za svaki odjeljak, a zatim rješavanjem cjelokupnog ponašanja koristeći različite metode rješavanja. Pretpostavlja se da je struktura ravna (ili u slučaju kabela, poprečni presjek) tako da su ove analitičke tehnike valjane. Hibridni rješavači manje su računski i memorijski intenzivni od rješavanja punih valova i kao rezultat mogu modelirati veće strukture. Tamo gdje se metoda "rez i šivanje" koristi za modeliranje putova signala s rješavačem s punim valom, hibridni rješavač modelira cijeli put signala i vrši razgradnju u rješaču.

HyperLynx Hybrid Solver idealno je prikladan za izvođenje analize svjesne napajanja cijelih DDR sučelja, gdje su važni snimanje učinaka dijeljenja struje povratne putanje i istodobne buke prebacivanja (SSN). Također je idealno prikladan za integritet izmjenične struje pune ploče, modeliranje kondenzatora za odvajanje i isporuku snage na IC pinove. Hibridni rješavač posebno je prikladan za integritet snage jer modelira ravnine djelomične snage i povezane efekte obruba.

Analiza povratne putanje

Integritet signala svjesnog napajanja

Tradicionalni integritet signala pretpostavlja da signali imaju idealne povratne putove; uvijek postoje preko referentne ravnine, bez referentnog diskontinuiteta pri prebacivanju slojeva ravnine signala. Također se tradicionalno pretpostavlja da se idealna snaga isporučuje na izlazne pufere uređaja.

U stvarnom svijetu povratne struje koje teku na jednoj referentnoj ravnini moraju pronaći kontinuirani električni put do druge, što obično uključuje obližnje šavove. Svako preusmjeravanje povratne struje stvara dodatnu induktivnost koja utječe na ponašanje signala i može rezultirati spajanjem signala kroz fenomen poznat kao dijeljenje povratne struje. Slično tome, tračnica napajanja na izlaznom međuspremniku nije idealna, a napon pokretača može pasti ako se mnogi izlazi istovremeno prebacuju u istom smjeru. Količina pada napona određena je brzinom izlaznog ruba, snagom pokretača, efektom prebacivanja poznatim kao struja poluge i količinom visokofrekventnog kapacitivnog odvajanja koje opslužuje to područje matrice. Pad šine izlazne snage smanjuje snagu dostupnu izlaznom pokretaču, omekšavajući i usporavajući brzinu izlaznog ruba. Ovaj fenomen poznat je kao simultani šum prebacivanja ili SSN. SSN smanjuje marže rada signala i, u teškim slučajevima, može zatvoriti raspoloživo oko na ulazu prijemnika.

Korištenje idealnog povratnog puta signala omogućuje brzo modeliranje, ali zanemaruje učinke tragova preko razdvajanja, dijeljenja povratnog puta zbog neadekvatnih putova šivanja, spajanja između signalnih prijelaza i signala putem križanja kroz šupljinu napajanja. Uključivanje ovih efekata pruža realniju procjenu operativne marže po cijenu više vremena za modeliranje i simulaciju izračunavanja. Uključivanje ovih efekata samo će smanjiti dizajnersku maržu, a ne povećati je. Ima smisla prvo pokrenuti analizu s idealiziranim povratnim putovima - jer ako dizajn ne prođe u idealnom slučaju, neće proći u realniji.

Korištenje idealne IC snage zanemaruje učinke SSN-a, dok uključivanje točnog modela karakteristika isporuke snage ploče na IC pinove omogućuje kvantificiranje tih efekata. Ova analiza zahtijeva IBIS model svjestan napajanja za IC i usporava proces simulacije. Iz istih razloga kao i prije, ove učinke treba razmotriti tek nakon što dizajn prođe analizu s idealnom snagom.

Ispravno modeliranje i simulacija učinaka neidealnih povratnih putova i SSN-a zahtijeva točan model međusobnog povezivanja koji uključuje kombinirano ponašanje tragova signala i mreže za isporuku napajanja (PDN) ploče. HyperLynx Hybrid Solver može stvoriti ove kombinirane modele međusobnog povezivanja izravno s BoardSIM-a - korisnik određuje signale i frekvencije od interesa, a hibridni rješavač stvara model S-parametara spreman za izravno uključivanje u BoardSIM simulacije.

Integritet snage na razini PCB-a

Moderne tiskane ploče imaju više izvora napajanja, od kojih su neki samo djelomične ravnine na određenim slojevima ploče. Precizno modeliranje isporuke snage zahtijeva pravilno modeliranje ovih djelomičnih ravnina zajedno s kondenzatorima za odvajanje i pripadajućim komponentnim paraziticima, te induktivnošću petlje strukture ventilatora svakog kondenzatora. Položaj ravnina snage i uzemljenja unutar slaganja, kao i položaj kondenzatora i ventilator imaju veliki utjecaj na impedancijsku karakteristiku mreže za isporuku napajanja (PDN) kako se vidi na različitim IC-ovima.

Komponente troše energiju na širokom rasponu frekvencija, od istosmjerne struje do njihovih unutarnjih brzina prebacivanja (obično u GHz). Jednostavno pružanje puno energije na istosmjernom smjeru nije dovoljno, jer kada se sklop velike brzine prebaci, stvara trenutnu potražnju za napajanjem za podršku događaju prebacivanja. Budući da EM valovi putuju konačnom brzinom, nema vremena da potražnja za dodatnom snagom teče do VRM-a i natrag - mora postojati lokalni rezervoar naboja (kondenzator) koji se može dodirnuti. To je uloga kondenzatora koji razdvajaju u mrežama za isporuku napajanja.

U praksi, PDN je distribuirana hijerarhija kondenzatora koja započinje regulatorom napona (VRM) i završava kondenzatorima na samoj IC matrici. Između toga, na ploči se nalaze različiti kondenzatori koji se kreću od masovnih do malih uređaja poput 0204s, opcionalnih kondenzatora na IC paketu i kapacitivnih struktura koje su dio IC rasporeda. Svaka skupina kondenzatora zahtijeva snagu na uzastopno višim frekvencijama, pri čemu su kondenzatori najviše frekvencije na samoj matrici.

Induktivnost je primarni ograničavajući faktor za razdvajanje kondenzatora, jer ograničava frekvencije koje dati kondenzator može servisirati. Stoga su vrijednost kondenzatora, postavljanje i ventilator kritične značajke za visokofrekventne PCB i kondenzatore paketa. Induktivnost povezana s pinovima za napajanje i uzemljenje IC paketa učinkovito filtrira snagu koja se isporučuje IC-u; izvan određene točke, nije važno može li PCB isporučiti visokofrekventnu snagu ili ne, jer ne bi prošla kroz PC paket do matrice. Paket i IC paket moraju nositi teret naprijed od te točke.

Kao rezultat toga, integritet naizmenične struje na razini ploče obično se odnosi na frekvencije koje počinju na gornjoj granici VRM-a (obično 5-25 kHz) i završavaju na frekvenciji granične snage za IC paket (obično 25-100 MHz). Granična frekvencija za IC paket obično se smanjuje kako paketi postaju veći, jer se induktivnost paketa povećava i paket stoga mora nositi više visokofrekventnog opterećenja.

Prilikom analize PCB-a PDN, kritično je važno modelirati kondenzatore za odvajanje i njihove inherentne parazitske induktivnosti i otpore, detalje ventilatora kondenzatora te lokacije i vrijednosti kondenzatora. Impedancija PDN-a ispituje se na različitim IC pinovima kako bi se odredio PDN profil viđen na svakom IC.

Kada PCB ima jednostavne slojeve ravnine napajanja u kojima je uzemljena cijela ravnina ili jedno napajanje, mogu se primijeniti brze metode analize naizmjenične struje - ali malo je modernih PCB-a napravljeno na taj način. Kada energetske i uzemne ravnine postanu nepravilne, potrebno je detaljnije modeliranje kako bi se uhvatilo njihovo ponašanje. HyperLynx Hybrid Solver može točno zabilježiti ponašanje proizvoljno oblikovanih energetskih i uzemljenih ravnina, uključujući upotrebu dugih, širokih tragova za isporuku snage pojedinim komponentama. Hibridni rješavač neprimjetno je integriran u tijek rada naprednog razdvajanja, tako da nakon što korisnik identificira napajanje naponom koje treba analizirati i postavi ga, hibridni rješavač radi ostalo.

HyperLynx integracija i jednostavnost korištenja

HyperLynx hibridni rješavač služi kao čvrsto integrirani dio radnih tijekova integriteta signala i snage. Unutar tih tijekova rada čarobnjaci za automatiziranu analizu vode korisnike kroz postupke postavljanja i analize korak po korak. Korisnici prolaze kroz čarobnjake koji odgovaraju na pitanja na svakoj stranici, a HyperLynx čini ostalo!

Unutar tijeka rada svjesnog napajanja HL-SI DDR SI, hibridni rješavač koristi se za stvaranje modela sustava koji uključuje DDR signale velike brzine, zajedno s PDN-om i njihovim interakcijama. Ovaj se model koristi za ispitivanje učinaka i neidealnih povratnih putova i istodobne buke prebacivanja.

Unutar naprednog tijeka razdvajanja HL-PI, hibridni rješavač koristi se za stvaranje modela PCB-a koji uključuje VRM, PDN na razini ploče, kondenzatore za odvajanje i IC pinove gdje treba analizirati PDN impedanciju.

U svakom slučaju, karakteristike na razini ploče automatski se izdvajaju i koriste za izradu gotovih projekata za rješavanje, koji se rješavaju i naknadno obrađuju kako bi se proizveli učinkoviti, precizni, pasivni, uzročni modeli S-parametara koji se zatim ugrađuju u simulacije na razini sustava. Modeli S-parametara koje izlaže hibridni rješavač dokumentiraju analizu i detalje veze za svaki priključak kako bi se osigurala ispravna povezanost kada se izgradi cjelokupna mrežna lista sustava.

Skriptiranje i automatizacija

Analiza integriteta signala i snage složeni su procesi u više koraka, gdje promjena jedne opcije može značajno utjecati na krajnji rezultat. Budući da su ove simulacije često dugotrajne, računalne i zahtjevne za memoriju, ključno je osigurati da se simulacije pravilno postavljaju i dosljedno izvode. Bez mogućnosti da se osigura da se simulacije izvode dosljedno i točno, gubi se mnogo vremena prilagođavanjem i ponovnom simulacijom.

HyperLynx Advanced Solvers mogu se pokrenuti i interaktivno i putem automatizacije zasnovane na Pythonu. To omogućuje početno postavljanje dizajna, analizu i uklanjanje pogrešaka pomoću interaktivne analize kako bi se odredile optimalne postavke simulacije. Zatim, kako se dizajn ponavlja, te se postavke mogu ponovno upotrijebiti automatizacijom kako bi se osiguralo da se analiza uvijek izvodi na isti način, izvještava o istim metrikama i proizvodi iste izlazne modele. Interaktivno skriptno okruženje naredbenog retka dostupno je izravno s rješavačima kako bi korisnici mogli razviti i testirati svoje skripte za automatizaciju.

HyperLynx Advanced Solver automatizacija dio je šireg skriptnog okvira za cijelu obitelj HyperLynx, koji omogućuje stvaranje automatiziranih tokova analize s više alata. Ovaj objektno orijentirani skriptni okvir uključuje unaprijed definirane tokove za integritet snage, integritet signala i analizu usklađenosti serijskih veza koji korisnicima omogućuju pokretanje složenih analiza sa samo nekoliko redaka prilagođenog koda.