HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver je razgradni reševalec, zasnovan za ustvarjanje elektromagnetnih modelov za večplastne elektronske strukture, kot so PCB in prilagodljivi kabli. Tesno je integriran s HyperLynx Signal in Power Integrity, da zagotavlja natančne in avtomatizirane poteke dela za analizo sistema.

Viri HyperLynx

Aplikacije za hibridne reševalce

Hibridni reševalec HyperLynx razgradi zasnovo na sledi, ravnine in prehode tako, da ustvari model za vsak odsek in nato rešuje splošno vedenje z uporabo različnih metod reševanja. Predpostavlja se, da je struktura ravna (ali v primeru kablov prerez), tako da so te analitične tehnike veljavne. Hibridni reševalci so manj računalniški in pomnilniški intenzivni kot reševanje s polnim valom in lahko posledično modelirajo večje strukture. Kadar se metoda »rez in šiv« uporablja za modeliranje signalnih poti s polnim valovnim reševalnikom, hibridni reševalec modelira celotno signalno pot in izvede razgradnjo v reševalniku.

HyperLynx Hybrid Solver je idealno primeren za izvajanje analizo, ki se zaveda napajanja celotnih vmesnikov DDR, kjer sta pomembna zajemanje učinkov izmenjave toka povratne poti in hkratnega preklopnega šuma (SSN). Idealno je tudi za celovitost napajanja izmeničnega toka, modeliranje ločevalnih kondenzatorjev in dovajanje moči na IC zatiče. Hibridni reševalnik je še posebej primeren za celovitost moči, saj modelira delne močne ravnine in s tem povezane učinke obrobe.

Analiza povratne poti

Celovitost signala, ki se zaveda napajanja

Tradicionalna celovitost signala predvideva, da imajo signali idealne povratne poti; vedno obstajajo nad referenčno ravnino, brez referenčne diskontinuitete pri preklopu plasti signalne ravnine. Tradicionalno se tudi domneva, da je idealna moč dostavljena izhodnim blažilnikom naprave.

V resničnem svetu morajo povratni tokovi, ki tečejo na eni referenčni ravnini, najti neprekinjeno električno pot do druge, kar običajno vključuje bližnje šivalne poti. Vsako preusmeritev povratnega toka ustvarja dodatno induktivnost, ki vpliva na vedenje signala in lahko povzroči povezovanje med signali skozi pojav, znan kot delitev povratnega toka. Podobno napajalna tirnica na izhodnem medpomnilniku ni idealna in napetost gonilnika se lahko zmanjša, če se več izhodov hkrati preklopi v isto smer. Količina padca napetosti je določena s hitrostjo izhodnega roba, močjo gonilnika, stikalnim učinkom, znanim kot polnilni tok, in količino visokofrekvenčnega kapacitivnega ločevanja, ki obdeluje to območje matrice. Padec tirnice izhodne moči zmanjša moč, ki je na voljo izhodnemu gonilniku, mehča in upočasni hitrost izhodnega roba. Ta pojav je znan kot hrup sočasnega preklopa ali SSN. SSN zmanjšuje delovne robove signala in v hudih primerih lahko zapre razpoložljivo oko na vhodu sprejemnika.

Uporaba idealne povratne poti signala omogoča hitro modeliranje, vendar zanemarja učinke sledi nad delitvijo, delitve povratne poti zaradi neustreznih prehodov šivanja, povezovanja med signalnimi prehodi in signalom prek navzkrižnega sledenja skozi napajalno votlino. Vključitev teh učinkov zagotavlja bolj realistično oceno obratovalne marže na ceno večjega časa modeliranja in simulacije izračunavanja. Vključitev teh učinkov bo le zmanjšala modelno maržo, ne pa je povečala. Smiselno je najprej izvajati analizo z idealiziranimi povratnimi potmi - ker če zasnova ne bo potekala v idealnem primeru, ne bo prešla v bolj realističen.

Uporaba idealne moči IC zanemarja učinke SSN, medtem ko vključitev natančnega modela lastnosti dovajanja moči plošče na IC zatiče omogoča količinsko opredelitev teh učinkov. Ta analiza zahteva zmogljiv model IBIS za IC in upočasni postopek simulacije. Iz istih razlogov kot prej je treba te učinke upoštevati šele, ko zasnova opravi analizo z idealno močjo.

Pravilno modeliranje in simulacija učinkov neidealnih povratnih poti in SSN zahteva natančen model medsebojne povezave, ki vključuje kombinirano vedenje signalnih sledi in omrežja za dostavo energije (PDN) plošče. HyperLynx Hybrid reševalec lahko te kombinirane modele medsebojnih povezav ustvari neposredno iz BoardSIM - uporabnik določi signale in frekvence, ki vas zanimajo, hibridni reševalec pa ustvari model S-parametrov, pripravljen za neposredno vključitev v simulacije BoardSIM.

Celovitost moči na ravni PCB

Sodobna tiskana vezja imajo več napajalnikov, od katerih so nekateri le delne ravnine na določenih plasteh plošče. Natančno modeliranje dobave moči zahteva pravilno modeliranje teh delnih ravnin skupaj z ločilnimi kondenzatorji in pripadajočimi komponentnimi parazitiki ter induktivnostjo zanke strukture ventilatorja vsakega kondenzatorja. Lokacija moči in ozemljitvenih ravnin znotraj nabora ter lokacija kondenzatorja in ventilator močno vplivata na impedančno značilnost omrežja za dostavo moči (PDN), kot jo vidijo različni IC.

Komponente porabijo energijo na širokem razponu frekvenc, od enosmernega toka do notranjih hitrosti preklopa (običajno v GHz). Preprosto zagotavljanje velike moči pri enosmernem toku ni dovolj, saj pri preklopu visokohitrostnega vezja ustvari takojšnjo potrebo po energiji za podporo stikalnemu dogodku. Ker EM valovi potujejo z omejeno hitrostjo, ni časa, da bi povpraševanje po dodatni moči pretekalo v VRM in nazaj - obstajati mora lokalni rezervoar naboja (kondenzator), ki ga je mogoče dotakniti. To je vloga ločevalnih kondenzatorjev v omrežjih za dostavo energije.

V praksi je PDN porazdeljena hierarhija kondenzatorjev, ki se začne z regulatorjem napetosti (VRM) in se konča s kondenzatorji na sami IC matrici. Vmes so na plošči različni kondenzatorji, ki segajo od razsutih do majhnih naprav, kot so 0204s, izbirni kondenzatorji na paketu IC in kapacitivne strukture, ki so del postavitve IC. Vsaka skupina kondenzatorjev zahteva moč pri zaporednih višjih frekvencah, pri čemer so najvišji frekvenčni kondenzatorji na sami matrici.

Induktivnost je primarni omejevalni dejavnik za ločevanje kondenzatorjev, ker omejuje frekvence, ki jih lahko dani kondenzator uporablja. Tako so vrednost kondenzatorja, namestitev in ventilator kritične značilnosti visokofrekvenčnih PCB in paketnih kondenzatorjev. Induktivnost, povezana z napajalnimi in ozemljitvenimi zatiči paketa IC, učinkovito filtrira moč, dostavljeno na IC; poleg določene točke ni pomembno, ali PCB lahko napaja visokofrekvenčno moč ali ne, ker ne bi prišel skozi računalniški paket do matrice. Paket in paket IC morata prenašati tovor naprej od te točke.

Posledično se celovitost napajanja izmeničnega toka na ravni plošče običajno nanaša na frekvence, ki se začnejo na zgornji meji VRM (običajno 5-25 kHz) in se končajo na mejni frekvenci moči za paket IC (običajno 25-100 MHz). Mejna frekvenca za paket IC se običajno zmanjša, ko se paketi povečajo, ker se induktivnost paketa poveča in zato mora paket nositi večjo visokofrekvenčno obremenitev.

Pri analizi PDN PCB je kritično pomembno modelirati ločilne kondenzatorje in njihove inherentne parazitske induktivnosti in upore, podrobnosti o ventilatorju kondenzatorja ter lokacije in vrednosti kondenzatorjev. Impedanca PDN se sondira na različnih IC zatičih, da se določi profil PDN, ki ga vidimo na vsakem IC.

Kadar ima PCB preproste plasti napajalne ravnine, kjer je ozemljena celotna ravnina ali en sam napajalnik, se lahko uporabijo hitre metode analize izmeničnega toka - vendar je malo sodobnih PCB narejenih na ta način. Ko močne in zemeljske ravnine postanejo nepravilne, je za zajemanje njihovega vedenja potrebno podrobnejše modeliranje. HyperLynx Hybrid reševalec lahko natančno zajame vedenje poljubno oblikovanih močnih in ozemljitvenih ravnin, vključno z uporabo dolgih, širokih sledi za zagotavljanje moči posameznim komponentam. Hibridni reševalec je brezhibno integriran v potek dela naprednega ločevanja, zato ko uporabnik prepozna napetostno napajanje, ki ga je treba analizirati, in ga nastavi, hibridni reševalec opravi ostalo.

Integracija HyperLynx in enostavnost uporabe

Hibridni reševalec HyperLynx služi kot tesno integriran del delovnih tokov integritete signala in moči. V teh potekih dela čarovniki za avtomatizirano analizo vodijo uporabnike skozi postopke nastavitve in analize po korakih. Uporabniki stopijo skozi čarovnike, ki odgovarjajo na vprašanja na vsaki strani, HyperLynx pa naredi ostalo!

Znotraj poteka dela, ki se zaveda napajanja HL-SI DDR SI, se hibridni reševalec uporablja za ustvarjanje sistemskega modela, ki vključuje hitre DDR signale, skupaj s PDN in njihovimi interakcijami. Ta model se uporablja za preučevanje učinkov tako neidealnih povratnih poti kot hkratnega preklopnega hrupa.

V okviru naprednega poteka ločevanja HL-PI se hibridni reševalec uporablja za ustvarjanje modela PCB, ki vključuje VRM, PDN na ravni plošče, ločene kondenzatorje in IC zatiče, kjer je treba analizirati impedanco PDN.

V vsakem primeru se značilnosti ravni plošče samodejno izvlečejo in uporabijo za ustvarjanje pripravljenih projektov za reševalca, ki se rešujejo in naknadno obdelajo, da se proizvedejo učinkoviti, natančni, pasivni, vzročni modeli parametrov S, ki se nato vključijo v simulacije na ravni sistema. Modeli parametrov S, ki jih izdaja hibridni reševalec, dokumentirajo analizo in podrobnosti povezave za vsako vrata, da zagotovijo ustrezno povezljivost, ko je sestavljen celoten sistem omrežni seznam.

Skriptiranje in avtomatizacija

Analiza integritete signala in moči sta zapleteni, večstopenjski procesi, pri katerih lahko sprememba ene same možnosti bistveno vpliva na končni rezultat. Ker so te simulacije pogosto dolgotrajne, računalniške in pomnilniške intenzivne, je ključnega pomena zagotavljanje pravilne nastavitve in doslednega izvajanja simulacij. Brez možnosti zagotavljanja doslednega in natančnega izvajanja simulacij se veliko časa izgubi pri prilagajanju in ponovni simulaciji.

HyperLynx Advanced Solvers se lahko izvajajo tako interaktivno kot z avtomatizacijo, ki temelji na Pythonu. To omogoča začetno nastavitev, analizo in odpravljanje napak modelov z interaktivno analizo za določitev optimalnih nastavitev simulacije. Potem, ko se zasnova ponavlja, je mogoče te nastavitve ponovno uporabiti z avtomatizacijo, da se zagotovi, da se analiza vedno izvaja na enak način, poroča o istih metrikah in ustvari iste izhodne modele. Interaktivno skriptno okolje ukazne vrstice je na voljo neposredno z reševalci, tako da lahko uporabniki razvijejo in preizkusijo svoje skripte za avtomatizacijo.

Avtomatizacija HyperLynx Advanced Solver je del širšega skriptnega okvira za celotno družino HyperLynx, ki omogoča ustvarjanje avtomatiziranih tokov analize z več orodji. Ta objektno usmerjen skriptni okvir vključuje vnaprej določene tokove za celovitost moči, celovitost signala in analizo skladnosti serijskih povezav, ki uporabnikom omogočajo izvajanje zapletenih analiz z le nekaj vrsticami kode po meri.