HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver este un rezolvator descompunător conceput pentru a crea modele electromagnetice pentru structuri electronice stratificate, cum ar fi PCB-uri și cabluri flexibile. Este strâns integrat cu HyperLynx Signal și Power Integrity pentru a oferi fluxuri de lucru precise și automate de analiză a sistemului.

Resurse HyperLynx

Aplicații de rezolvare hibridă

Solverul HyperLynx Hybrid descompune un design în urme, planuri și vias prin crearea unui model pentru fiecare secțiune și apoi rezolvarea comportamentului general folosind o varietate de metode diferite de rezolvare. Se presupune că structura este plană (sau, în cazul cablurilor, o secțiune transversală), astfel încât aceste tehnici analitice să fie valabile. Solverele hibride necesită mai puțin calcul și memorie decât rezolvarea cu unde complete și pot modela structuri mai mari ca rezultat. În cazul în care metoda „tăiere și cusătură” este utilizată pentru a modela căile de semnal cu un rezolvator de unde complete, un rezolvator hibrid modelează întreaga cale a semnalului și efectuează descompunerea în rezolvator.

Solverul HyperLynx Hybrid este ideal pentru efectuarea analizei conștiente de putere a interfețelor DDR întregi, unde captarea efectelor partajării curentului căii de întoarcere și a zgomotului de comutare simultană (SSN) sunt importante. De asemenea, este ideal pentru integritatea alimentării cu curent alternativ pe placă completă, modelarea condensatoarelor de decuplare și livrarea de energie către pinii IC. Solverul hibrid este deosebit de potrivit pentru integritatea puterii, deoarece modelează planuri de putere parțiale și efecte de franjuri asociate.

Analiza traseului de întoarcere

Integritatea semnalului conștient de putere

Integritatea semnalului tradițional presupune că semnalele au căi de întoarcere ideale; există întotdeauna peste un plan de referință, fără discontinuitate de referință la comutarea straturilor planului de semnal. De asemenea, se presupune în mod tradițional că puterea ideală este livrată tamponelor de ieșire ale dispozitivului.

În lumea reală, curenții de retur care curg pe un plan de referință trebuie să găsească o cale electrică continuă către altul, care implică de obicei căi de cusătură din apropiere. Orice deviere a curentului de retur creează o inductanță suplimentară care afectează comportamentul semnalului și poate duce la cuplarea între semnale printr-un fenomen cunoscut sub numele de partajarea curentului de retur. În mod similar, șina de alimentare la un tampon de ieșire nu este ideală, iar tensiunea driverului poate scădea dacă multe ieșiri comută simultan în aceeași direcție. Cantitatea de cădere a tensiunii este determinată de rata marginii de ieșire, puterea driverului, un efect de comutare cunoscut sub numele de curent de rangă și cantitatea de decuplare capacitivă de înaltă frecvență care deservește acea zonă a matriței. Căderea șinei de putere de ieșire reduce puterea disponibilă driverului de ieșire, atenuând și încetinind rata marginii de ieșire. Acest fenomen este cunoscut sub numele de zgomot de comutare simultană sau SSN. SSN reduce marjele de funcționare a semnalului și, în cazuri severe, poate închide ochiul disponibil la intrarea receptorului.

Utilizarea unei căi ideale de întoarcere a semnalului permite modelarea rapidă, dar neglijează efectele urmăririi peste divizare, partajarea căii de retur din cauza căilor de cusătură inadecvate, cuplarea între căile de semnal și semnalul prin intersecție prin cavitatea de alimentare. Includerea acestor efecte oferă o estimare mai realistă a marjei de operare cu prețul unui timp de calcul mai mare de modelare și simulare. Includerea acestor efecte va reduce doar marja de proiectare, nu o va crește. Este logic să rulați mai întâi analiza cu căi de întoarcere idealizate - pentru că dacă designul nu trece în cazul ideal, nu va trece într-unul mai realist.

Utilizarea puterii IC ideale neglijează efectele SSN, în timp ce includerea unui model precis al caracteristicilor de livrare a energiei plăcii către pinii IC permite cuantificarea acestor efecte. Această analiză necesită un model IBIS conștient de putere pentru IC și încetinește procesul de simulare. Din aceleași motive ca înainte, aceste efecte ar trebui luate în considerare numai odată ce un design trece analiza cu putere ideală.

Modelarea și simularea corectă a efectelor căilor de întoarcere non-ideale și SSN necesită un model precis de interconectare care include comportamentele combinate ale urmelor de semnal și rețeaua de livrare a energiei (PDN) a plăcii. Solverul HyperLynx Hybrid poate crea aceste modele combinate de interconectare direct de la BoardSim - utilizatorul specifică semnalele și frecvențele de interes, iar rezolvatorul hibrid creează un model de parametri S gata pentru includerea directă în simulările BoardSIM.

Integritatea puterii la nivel de PCB

Plăcile moderne de circuite imprimate au mai multe surse de alimentare, dintre care unele sunt doar planuri parțiale pe anumite straturi ale plăcii. Modelarea cu precizie a furnizării de energie necesită modelarea corectă a acestor planuri parțiale împreună cu condensatoarele de decuplare și parazitele componentelor asociate și inductanțele buclei ale structurii ventilatorului fiecărui condensator. Locația planurilor de putere și de sol în cadrul stivuirii, precum și locația condensatorului și ventilatorul au un efect mare asupra impedanței caracteristice rețelei de livrare a energiei (PDN), așa cum se vede de diferitele IC.

Componentele consumă energie la o gamă largă de frecvențe, de la DC până la vitezele lor interne de comutare (de obicei în GHz). Pur și simplu furnizarea de multă putere la curent continuu nu este suficientă, deoarece atunci când un circuit de mare viteză comută, creează o cerere instantanee de energie pentru a susține evenimentul de comutare. Deoarece undele EM se deplasează cu viteză finită, nu există timp pentru ca cererea de energie suplimentară să curgă către VRM și înapoi - trebuie să existe un rezervor local de încărcare (un condensator) care poate fi accesat. Acesta este rolul condensatoarelor de decuplare pe care îl joacă în rețelele de livrare a energiei.

În practică, PDN este o ierarhie distribuită a condensatoarelor care începe cu regulatorul de tensiune (VRM) și se termină cu condensatoare pe matrița IC în sine. Între timp, există o varietate de condensatoare pe placă care variază de la dispozitive vrac la dispozitive mici, cum ar fi 0204, condensatoare opționale pe pachetul IC și structuri capacitive care fac parte din aspectul IC. Fiecare grup de condensatoare servește necesită putere la frecvențe succesiv mai mari, condensatoarele cu cea mai mare frecvență fiind pe matrița în sine.

Inductanța este principalul factor limitativ pentru decuplarea condensatoarelor, deoarece limitează frecvențele pe care un condensator dat le poate servi. Astfel, valoarea condensatorului, amplasarea și ventilatorul sunt caracteristici critice pentru PCB de înaltă frecvență și condensatoarele de pachet. Inductanța asociată cu pinii de putere și împământare ai pachetului IC filtrează eficient puterea livrată către IC; dincolo de un anumit punct, nu contează dacă PCB-ul poate furniza energie de înaltă frecvență sau nu, deoarece nu ar trece prin pachetul PC până la matriță. Pachetul și pachetul IC trebuie să transporte sarcina înainte din acel punct.

Ca rezultat, integritatea puterii de curent alternativ la nivelul plăcii se referă de obicei la frecvențele care încep de la limita superioară a VRM (de obicei 5-25 kHz) și se termină la frecvența de întrerupere a puterii pentru pachetul IC (de obicei 25-100 MHz). Frecvența limită pentru pachetul IC scade de obicei pe măsură ce pachetele devin mai mari, deoarece inductanța pachetului crește și, prin urmare, pachetul trebuie să transporte mai mult din sarcina de înaltă frecvență.

Atunci când analizați un PDN PCB, este extrem de important să modelați condensatoarele de decuplare și inductanțele și rezistențele lor parazitare inerente, detaliile ventilației condensatorului și locațiile și valorile condensatorului. Impedanța PDN este sondată la diferiți pini IC pentru a determina profilul PDN văzut la fiecare IC.

Când un PCB are straturi simple de plan de putere în care un întreg plan este împământat sau o singură sursă de alimentare, se pot aplica metode rapide de analiză AC - dar puține PCB-uri moderne sunt realizate în acest fel. Când planurile de putere și sol devin neregulate, este necesară o modelare mai detaliată pentru a surprinde comportamentul lor. Solverul HyperLynx Hybrid poate surprinde cu precizie comportamentul planurilor de putere și de sol cu formă arbitrară, inclusiv utilizarea unor urme lungi și largi pentru a furniza energie componentelor individuale. Solverul hibrid este integrat perfect în fluxul de lucru Advanced Decoupling, astfel încât odată ce utilizatorul identifică sursa de tensiune care urmează să fie analizată și o setează, rezolvatorul hibrid se ocupă de restul.

Integrarea HyperLynx și ușurința de utilizare

Solverul hibrid HyperLynx servește ca o parte strâns integrată a fluxurilor de lucru privind integritatea semnalului și a puterii. În cadrul acestor fluxuri de lucru, experții automatizați de analiză ghidează utilizatorii prin procesele de configurare și analiză pas cu pas. Utilizatorii parcurg experții răspunzând la întrebările de pe fiecare pagină, iar HyperLynx se ocupă de restul!

În cadrul fluxului de lucru HL-SI DDR SI conștient de putere, rezolvatorul hibrid este utilizat pentru a crea un model de sistem care include semnalele DDR de mare viteză, împreună cu PDN și interacțiunile acestora. Acest model este utilizat pentru a examina efectele atât ale căilor de întoarcere non-ideale, cât și ale zgomotului de comutare simultană.

În cadrul fluxului de lucru avansat de decuplare HL-PI, solverul hibrid este utilizat pentru a crea un model al PCB care include VRM, PDN la nivel de placă, condensatoare de decuplare și pinii IC unde trebuie analizată impedanța PDN.

În fiecare caz, caracteristicile nivelului plăcii sunt extrase automat și utilizate pentru a crea proiecte gata de rulare pentru rezolvator, care sunt rezolvate și post-procesate pentru a produce modele eficiente, precise, pasive, cauzale ale parametrilor S, care sunt apoi încorporate în simulări la nivel de sistem. Modelele parametrilor S emise de rezolvatorul hibrid documentează analiza și detaliile conexiunii pentru fiecare port pentru a asigura o conectivitate adecvată atunci când este construită lista de rețea completă a sistemului.

Scripturi și automatizare

Analiza integrității semnalului și a puterii sunt procese complexe, în mai multe etape, în care schimbarea unei singure opțiuni poate afecta semnificativ rezultatul final. Deoarece aceste simulări sunt adesea lungi, consumatoare de calcul și de memorie, este esențial să se asigure că simulările sunt configurate corect și efectuate în mod consecvent. Fără capacitatea de a se asigura că simulările sunt efectuate în mod consecvent și precis, se pierde mult timp ajustând și resimulând.

HyperLynx Advanced Solvers poate fi rulat atât interactiv, cât și prin automatizare bazată pe Python. Acest lucru permite configurarea inițială, analizarea și depanarea proiectelor folosind analiza interactivă pentru a determina setările optime de simulare. Apoi, pe măsură ce designul este iterat, acele setări pot fi reutilizate prin automatizare pentru a se asigura că analiza este întotdeauna rulată în același mod, raportează aceleași valori și produce aceleași modele de ieșire. Un mediu interactiv de scripting pe linia de comandă este disponibil direct cu rezolvatorii, astfel încât utilizatorii să își poată dezvolta și testa scripturile de automatizare.

Automatizarea HyperLynx Advanced Solver face parte dintr-un cadru mai larg de scripting pentru întreaga familie HyperLynx, care permite crearea fluxurilor automate de analiză multi-instrument. Acest cadru de scripting orientat pe obiecte include fluxuri predefinite pentru integritatea puterii, integritatea semnalului și analiza conformității legăturilor seriale care permit utilizatorilor să ruleze analize complexe cu doar câteva linii de cod personalizat.