HyperLynx Hybrid Solver

A HyperLynx Hybrid Solver egy dekompozíciós megoldó, amelyet elektromágneses modellek létrehozására terveztek réteges elektronikus szerkezetek, például PCB-k és rugalmas kábelek számára. Szorosan integrálva van a HyperLynx Signal és Power Integrity szolgáltatással, hogy pontos, automatizált rendszerelemzési munkafolyamatokat biztosítson.

HyperLynx erőforrások

Hibrid megoldó alkalmazások

A HyperLynx Hybrid megoldó nyomokra, síkokra és átjáratokra bontja a tervet azáltal, hogy minden szakaszhoz modellt hoz létre, majd különféle megoldási módszerekkel oldja meg az általános viselkedést. Feltételezi, hogy a szerkezet sík (vagy kábelek esetében keresztmetszet), így ezek az analitikai technikák érvényesek. A hibrid oldószerek kevésbé számítanak és memóriaigényesek, mint a teljes hullámú megoldások, és ennek eredményeként nagyobb struktúrákat tudnak modellezni. Ahol a „vágás és öltés” módszert használják a jelútvonalak teljes hullámú megoldással történő modellezésére, egy hibrid megoldó modellezi a teljes jelútvonalat, és elvégzi a bomlást a megoldásban.

A HyperLynx Hybrid megoldó ideálisan alkalmas a teljes DDR interfészek energiatakarékos elemzésére, ahol fontos a visszatérési útvonal árammegosztása és az egyidejű kapcsolási zaj (SSN) hatásainak rögzítése. Ideális a teljes tábla váltakozó áramellátáshoz, a leválasztó kondenzátorok modellezéséhez és az IC-csapok áramellátásához is. A hibrid megoldó különösen alkalmas a teljesítményintegritásra, mivel modellezi a részleges teljesítménysíkokat és a kapcsolódó szegélyhatásokat.

Visszatérési út elemzése

Tápellátás-érzékeny jel integritása

A hagyományos jelintegritás feltételezi, hogy a jelek ideális visszatérési útvonalakkal rendelkeznek; mindig referenciasíkon léteznek, a jelsík rétegek váltásakor nincs referencia-diszkontinuitás. Hagyományosan azt is feltételezik, hogy az ideális energiát a készülék kimeneti puffereihez juttatják.

A való világban az egyik referenciasíkon áramló visszatérő áramoknak folyamatos elektromos utat kell találniuk a másikhoz, ami általában magában foglalja a közeli varrási átjáratokat. A visszatérő áram bármilyen elterelése további induktivitást hoz létre, amely befolyásolja a jel viselkedését, és a jelek közötti kapcsolódást eredményezhet egy visszatérő áram megosztásnak nevezett jelenség révén. Hasonlóképpen, a kimeneti puffer tápsínje nem ideális, és a meghajtó feszültsége csökkenhet, ha sok kimenet egyszerre ugyanabba az irányba kapcsolódik. A feszültségcsökkenés mennyiségét a kimeneti élsebesség, a meghajtó erőssége, a feszítőáram néven ismert kapcsolási hatás és a szerszám ezen területét kiszolgáló nagyfrekvenciás kapacitív leválasztás mennyisége határozza meg. A kimeneti teljesítményű sín leeresztése csökkenti a kimeneti meghajtó számára rendelkezésre álló teljesítményt, lágyítja és lassítja a kimeneti élsebességet. Ezt a jelenséget egyidejű kapcsolási zajnak vagy SSN-nek nevezik. Az SSN csökkenti a jel működési margóit, és súlyos esetekben bezárhatja a rendelkezésre álló szemet a vevő bemenetén.

Az ideális jel visszatérési útvonalának használata gyors modellezést tesz lehetővé, de elhanyagolja a nyomkövetés hatását, a nem megfelelő varrási átmenetek miatti visszatérési útvonalmegosztás, a jelátmenetek és a jel közötti kapcsolás hatását az áramüregen keresztüregen keresztül. Ezeknek a hatásoknak a beépítése reálisabb becslést biztosít a működési fedezetről a több modellezési és szimulációs számítási idő költségén. Ezeknek a hatásoknak a beillesztése csak csökkenti a tervezési különbözetet, nem pedig növeli azt. Érdemes először az elemzést idealizált visszatérési útvonalakkal futtatni - mert ha az ideális esetben nem halad át a tervezés, akkor nem halad át reálisabban.

Az ideális IC-teljesítmény használata elhanyagolja az SSN hatásait, miközben a tábla áramellátási jellemzőinek pontos modelljének beillesztése az IC-csapokhoz lehetővé teszi ezen hatások számszerűsítését. Ez az elemzés energiatakarékos IBIS modellt igényel az IC-hez, és lelassítja a szimulációs folyamatot. Ugyanazon okokból, mint korábban, ezeket a hatásokat csak akkor szabad figyelembe venni, ha a tervezés ideális teljesítményű elemzést végez.

A nem ideális visszatérési útvonalak és az SSN hatásainak helyes modellezéséhez és szimulálásához pontos összekapcsolási modell szükséges, amely magában foglalja a jelnyomok és a tábla Power-Delivery Network (PDN) kombinált viselkedését. A HyperLynx Hybrid megoldó ezeket a kombinált összekapcsolási modelleket közvetlenül a BoardSIM-ról hozhatja létre - a felhasználó meghatározza az érdekes jeleket és frekvenciákat, a hibrid megoldó pedig létrehoz egy S-paraméteres modellt, amely készen áll a BoardSIM-szimulációkba való közvetlen beillesztésre.

PCB szintű teljesítményintegritás

A modern nyomtatott áramköri lapok több tápegységgel rendelkeznek, amelyek közül néhány csak részleges sík a tábla bizonyos rétegein. A teljesítményellátás pontos modellezéséhez ezeknek a részsíkoknak a helyes modellezése szükséges a leválasztó kondenzátorokkal és a kapcsolódó komponens parazitákkal, valamint az egyes kondenzátorok ventilátorszerkezetének hurokinduktivitásaival együtt. A teljesítmény- és földelési síkok elhelyezkedése az összeszerelésben, valamint a kondenzátor elhelyezkedése és a ventilátor nagy hatással van a Power Delivery Network (PDN) impedanciajellemzőire, amint azt a különböző IC-k látja.

Az alkatrészek széles frekvenciatartományon fogyasztanak energiát, az egyenáramtól a belső kapcsolási sebességükig (általában GHz-ben). Egyszerűen sok áramellátás egyenárammal nem elegendő, mert ha egy nagy sebességű áramkör kapcsolódik, pillanatnyi energiaigényt teremt a kapcsolási esemény támogatásához. Mivel az EM hullámok véges sebességgel haladnak, nincs idő arra, hogy a további energia iránti igény áramoljon a VRM-be és vissza - szükség van egy helyi töltéstartálynak (kondenzátornak), amelyet meg lehet tapintani. Ez a szerepe a leválasztó kondenzátorok az áramellátási hálózatokban.

A gyakorlatban a PDN a kondenzátorok elosztott hierarchiája, amely a feszültségszabályozóval (VRM) kezdődik, és az IC-szerszámban lévő kondenzátorokkal ér véget. Közben számos kondenzátor található a táblán, amelyek az ömlesztett eszközöktől kezdve a kis eszközökig terjednek, mint például a 0204s, az opcionális kondenzátorok az IC-csomagon és az IC-elrendezés részét képező kapacitív szerkezetek. A kondenzátorok minden csoportja egymást követő magasabb frekvenciákon teljesíti az energiaigényt, a legmagasabb frekvenciájú kondenzátorok magán a szerszámban vannak.

Az induktivitás az elsődleges korlátozó tényező a kondenzátorok leválasztásának, mivel korlátozza azokat a frekvenciákat, amelyeket egy adott kondenzátor képes kiszolgálni. Így a kondenzátor értéke, az elhelyezés és a ventilátor kritikus jellemzői a nagyfrekvenciás PCB és a csomagkondenzátorok számára. Az IC-csomag tápellátási és földelési csapoihoz kapcsolódó induktivitás hatékonyan kiszűri az IC-hez juttatott energiát; egy bizonyos ponton túl nem számít, hogy a PCB képes-e nagyfrekvenciás energiát szolgáltatni vagy sem, mert nem jutna át a PC csomagon át a szerszámba. A csomagnak és az IC-csomagnak ettől a ponttól előre kell szállítania a rakományt.

Ennek eredményeként az áramellátás integritása a kártya szintjén általában olyan frekvenciákra vonatkozik, amelyek a VRM felső határán kezdődnek (jellemzően 5-25 kHz), és az IC-csomag teljesítménykorlátozási frekvenciáján végződnek (jellemzően 25-100 MHz). Az IC-csomag határfrekvenciája általában csökken, ahogy a csomagok nagyobbak lesznek, mivel a csomag induktivitása növekszik, és ezért a csomagnak a nagyfrekvenciás terhelés nagyobb részét kell viselnie.

A PCB PDN elemzésekor kritikus fontosságú a leválasztó kondenzátorok és velük rejlő parazita induktivitások és ellenállások modellezése, a kondenzátor ventilátorának részletei, valamint a kondenzátor helyei és értékei. A PDN impedanciáját különböző IC-csapokon vizsgálják, hogy meghatározzuk az egyes IC-nél látható PDN profilt.

Ha a PCB egyszerű teljesítménysík rétegekkel rendelkezik, ahol egy egész sík van földelve vagy egyetlen tápegység, gyors váltakozó áramelemzési módszerek alkalmazhatók - de kevés modern PCB készül így. Amikor az erő- és földi síkok szabálytalanok lesznek, részletesebb modellezésre van szükség viselkedésük rögzítéséhez. A HyperLynx Hybrid megoldó pontosan képes rögzíteni az önkényesen kialakított erő- és földelési síkok viselkedését, beleértve a hosszú, széles nyomok használatát az egyes alkatrészek teljesítményének biztosítására. A hibrid megoldó zökkenőmentesen integrálódik az Advanced Decoupling munkafolyamatba, így ha a felhasználó azonosítja az elemzendő feszültségellátást és beállítja azt, a többit a hibrid megoldó végzi.

HyperLynx integráció és könnyű használat

A HyperLynx hibrid megoldó a jel- és energia-integritási munkafolyamatok szorosan integrált részeként szolgál. Ezeken a munkafolyamatokon belül az automatizált elemzési varázslók lépésről lépésre vezetik a felhasználókat a telepítési és elemzési folyamatok A felhasználók átlépnek a varázslókon, amelyek válaszolnak az egyes oldalakon található kérdésekre, a többit pedig a HyperLynx végzi!

A HL-SI DDR SI energiatakarékos munkafolyamaton belül a hibrid megoldó olyan rendszermodell létrehozására szolgál, amely magában foglalja a nagy sebességű DDR jeleket, valamint a PDN-t és azok kölcsönhatásait. Ez a modell mind a nem ideális visszatérési útvonalak, mind az egyidejű kapcsolási zaj hatásainak vizsgálatára szolgál.

A HL-PI fejlett leválasztási munkafolyamaton belül a hibrid megoldást használják a PCB modelljének létrehozására, amely magában foglalja a VRM-et, a táblás szintű PDN-t, a leválasztó kondenzátorokat és az IC-csapokat, ahol a PDN impedanciát elemezni kell.

Minden esetben a táblaszint jellemzőit automatikusan kinyerjük, és felhasználjuk a megoldó számára futtatásra kész projektek létrehozására, amelyeket megoldnak és utófeldolgoznak, hogy hatékony, pontos, passzív, okozati S-paraméteres modelleket hozzanak létre, amelyeket ezután beépítenek rendszerszintű szimulációkba. A hibrid megoldó által kiadott S-paraméteres modellek dokumentálják az egyes portok elemzési és csatlakozási részleteit, hogy biztosítsák a megfelelő csatlakozást a teljes rendszerhálózati lista összeállításakor.

Scriptek és automatizálás

A jel- és teljesítményintegritási elemzés összetett, többlépcsős folyamatok, ahol egyetlen opció megváltoztatása jelentősen befolyásolhatja a végeredményt. Mivel ezek a szimulációk gyakran hosszúak, számítási és memóriaigényesek, kritikus fontosságú a szimulációk megfelelő beállításának és következetes végrehajtásának biztosítása. Anélkül, hogy biztosítani tudnánk a szimulációk következetes és pontos végrehajtását, sok idő veszít el a beállításhoz és az újraszimulációhoz.

A HyperLynx Advanced Solvers interaktív módon és Python alapú automatizálással egyaránt futtatható. Ez lehetővé teszi a tervek kezdetben beállítását, elemzését és hibakeresését interaktív elemzés segítségével az optimális szimulációs beállítások meghatározásához. Ezután a tervezés iterálásakor ezek a beállítások automatizáció révén újra felhasználhatók annak biztosítása érdekében, hogy az elemzés mindig ugyanúgy működjön, ugyanazokról a mutatókról számoljon be, és ugyanazokat a kimeneti modelleket állítsa elő. Interaktív, parancssori szkriptkörnyezet közvetlenül elérhető a megoldásokkal, így a felhasználók fejleszthetik és tesztelhetik automatizálási szkripteiket.

A HyperLynx Advanced Solver automatizálás a teljes HyperLynx család szélesebb szkriptrendszerének része, amely lehetővé teszi automatizált többeszköz-elemzési folyamatok létrehozását. Ez az objektum-orientált script-keretrendszer előre definiált áramlásokat tartalmaz a teljesítményintegritás, a jelintegritás és a soros kapcsolatok megfelelőségi elemzése érdekében, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy csak néhány sor egyedi kóddal bonyolult elemzéseket futtassanak.