HyperLynx Hybrid Solver

HiperLink Hibrid Solver je depozicioni rešavač dizajniran za stvaranje elektromagnetnih modela za slojevite elektronske strukture poput PCB-a i fleksibilnih kablova. Čvrsto je integrisan sa HyperLynx signalom i integritetom snage kako bi obezbedio tačne, automatizovane tokove rada za analizu sistema.

HyperLynx resursi

Hibridne aplikacije za rešavanje

HiperLink hibridni rešavač razlaže dizajn na tragove, ravni i putove kreiranjem modela za svaki odeljak, a zatim rešavanjem celokupnog ponašanja koristeći različite metode rešavanja. Pretpostavlja se da je struktura ravna (ili u slučaju kablova, poprečni presek) tako da su ove analitičke tehnike validne. Hibridni rešavači su manje računski i memorijski intenzivni od rešavanja punog talasa i kao rezultat mogu modelirati veće strukture. Tamo gde se metoda „iseći i šivati“ koristi za modeliranje putanja signala sa rešavačem punog talasa, hibridni rešavač modelira čitavu putanju signala i vrši dekompoziciju u rešaču.

HiperLink hibridni rešavač idealno je pogodan za izvođenje analize svesne snage čitavih DDR interfejsa, gde su važni snimanje efekata deljenja struje povratne putanje i buke istovremenog prebacivanja (SSN). Takođe je idealno pogodan za integritet napajanja naizmeničnom strujom u punoj ploči, modeliranje kondenzatora za razdvajanje i isporuku snage na IC pinove. Hibridni rešavač je posebno pogodan za integritet snage jer modelira delimične ravni snage i povezane efekte obruba.

Analiza povratne putanje

Integritet signala sa napajanjem

Tradicionalni integritet signala pretpostavlja da signali imaju idealne povratne puteve; uvek postoje preko referentne ravni, bez referentnog diskontinuiteta prilikom prebacivanja slojeva ravni signala. Takođe se tradicionalno pretpostavlja da se idealna snaga isporučuje izlaznim puferima uređaja.

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

Korišćenje idealnog povratnog puta signala omogućava brzo modeliranje, ali zanemaruje efekte traga preko razdvajanja, deljenja povratne putanje zbog neadekvatnih putova šivanja, spajanja između signalnih prolaza i signala putem ukrštanja kroz šupljinu napajanja. Uključivanje ovih efekata pruža realniju procenu operativne marže po cenu više vremena za modeliranje i simulaciju izračunavanja. Uključivanje ovih efekata samo će smanjiti maržu dizajna, a ne povećati je. Ima smisla prvo pokrenuti analizu sa idealizovanim povratnim putevima - jer ako dizajn ne prođe u idealnom slučaju, neće proći u realniji.

Korišćenje idealne IC snage zanemaruje efekte SSN-a, dok uključivanje tačnog modela karakteristika isporuke snage ploče na IC pinove omogućava kvantifikaciju ovih efekata. Ova analiza zahteva IBIS model sa snagom snage za IC i usporava proces simulacije. Iz istih razloga kao i ranije, ove efekte treba uzeti u obzir tek kada dizajn prođe analizu sa idealnom snagom.

Pravilno modeliranje i simulacija efekata neidealnih povratnih puteva i SSN-a zahteva tačan model međusobnog povezivanja koji uključuje kombinovano ponašanje tragova signala i mreže za isporuku snage (PDN) ploče. HiperLink Hibrid rešavač može kreirati ove kombinovane modele međusobnog povezivanja direktno sa BoardSIM-a - korisnik određuje signale i frekvencije od interesa, a Hibrid rešavač kreira model S-parametara spreman za direktno uključivanje u BoardSIM simulacije.

Integritet snage na nivou PCB-a

Moderne štampane ploče imaju više izvora napajanja, od kojih su neka samo delimične ravni na određenim slojevima ploče. Precizno modeliranje isporuke snage zahteva pravilno modeliranje ovih delimičnih ravni zajedno sa kondenzatorima za razdvajanje i pripadajućim komponentnim paraziticima, i induktivnošću petlje strukture ventilatora svakog kondenzatora. Lokacija ravni snage i uzemljenja unutar skladišta, kao i lokacija kondenzatora i ventilator imaju veliki uticaj na impedansnu karakteristiku mreže za isporuku napajanja (PDN) kao što vide različiti IC.

Komponente troše energiju na širokom rasponu frekvencija, od jednosmerne struje do njihovih unutrašnjih brzina prebacivanja (obično u GHz). Jednostavno pružanje puno snage na jednosmernoj struji nije dovoljno, jer kada se sklop velike brzine prebaci, stvara trenutnu potražnju za napajanjem za podršku događaju prebacivanja. Pošto EM talasi putuju konačnom brzinom, nema vremena da potražnja za dodatnom snagom teče do VRM i nazad - mora postojati lokalni rezervoar naelektrisanja (kondenzator) koji se može dodirnuti. To je uloga kondenzatora koji razdvajaju u mrežama za isporuku napajanja.

U praksi, PDN je distribuirana hijerarhija kondenzatora koja počinje sa 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 deo IC rasporeda. Svaka grupa kondenzatora zahteva snagu na sukcesivno 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 da servisira. Dakle, vrednost kondenzatora, postavljanje i ventilator su kritične karakteristike za visokofrekventne PCB i kondenzatore paketa. Induktivnost povezana sa pinovima za napajanje i uzemljenje IC paketa efikasno filtrira snagu koja se isporučuje IC-u; izvan određene tačke, nije važno da li PCB može da isporučuje visokofrekventnu snagu ili ne, jer ne bi prošla kroz PC paket do matrice. Paket i IC paket moraju nositi teret napred od te tačke.

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

Kada se analizira PCB PDN, kritično je važno modelirati kondenzatore za razdvajanje i njihove inherentne parazitske induktivnosti i otpore, detalje ventilatora kondenzatora i lokacije i vrednosti kondenzatora. Impedancija PDN-a se ispituje na različitim IC pinovima da bi se odredio PDN profil koji se vidi na svakom IC.

Kada PCB ima jednostavne slojeve ravni napajanja gde je cela ravnina uzemljena ili jedno napajanje, mogu se primeniti brze metode analize naizmenične struje - ali malo modernih PCB-a je napravljeno na taj način. Kada energetski i zemaljski ravni postanu nepravilni, potrebno je detaljnije modeliranje da bi se uhvatilo njihovo ponašanje. HyperLynx hibridni rešavač može tačno da uhvati ponašanje proizvoljno oblikovanih snaga i uzemljenja, uključujući upotrebu dugih, širokih tragova za isporuku snage pojedinim komponentama. Hibridni rešavač je besprijekorno integrisan u radni tok naprednog razdvajanja, tako da kada korisnik identifikuje naponsko napajanje koje treba analizirati i postavi ga, hibridni rešavač radi ostalo.

HyperLynx integracija i jednostavnost upotrebe

HiperLink hibridni rešavač služi kao čvrsto integrisani deo radnih tokova integriteta signala i snage. U okviru ovih tokova rada, čarobnjaci za automatizovanu analizu vode korisnike kroz procese podešavanja i analize korak po korak. Korisnici prolaze kroz čarobnjake koji odgovaraju na pitanja na svakoj stranici, a HiperLink radi ostalo!

U okviru toka rada sa napajanjem HL-SI DDR SI, hibridni rešavač se koristi za kreiranje sistemskog modela koji uključuje DDR signale velike brzine, zajedno sa PDN-om i njihovim interakcijama. Ovaj model se koristi za ispitivanje efekata i neidealnih povratnih puteva i istovremenog buke prebacivanja.

U okviru naprednog toka razdvajanja HL-PI, hibridni rešavač se koristi za kreiranje modela PCB-a koji uključuje VRM, PDN na nivou ploče, kondenzatore za razdvajanje i IC pinove gde treba analizirati PDN impedanciju.

U svakom slučaju, karakteristike nivoa ploče se automatski izdvajaju i koriste za kreiranje gotovih projekata za rešavač, koji se rešavaju i naknadno obrađuju kako bi se proizveli efikasni, tačni, pasivni, uzročni modeli S-parametara koji se zatim ugrađuju u simulacije na nivou sistema. Modeli S-parametara koje proizvodi hibridni rešavač dokumentuju analizu i detalje veze za svaki port kako bi se osigurala pravilna povezanost kada se konstruiše kompletna mrežna lista sistema.

Skriptiranje i automatizacija

Analiza integriteta signala i snage su složeni procesi u više koraka, gde promena jedne opcije može značajno uticati na krajnji rezultat. Budući da su ove simulacije često dugotrajne, računske i memorijske, ključno je osigurati da se simulacije pravilno postavljaju i da se izvode dosledno. Bez mogućnosti da se osigura da se simulacije izvode dosledno i tačno, gubi se mnogo vremena prilagođavanjem i ponovnom simulacijom.

HyperLynx Advanced Solvers mogu se pokrenuti i interaktivno i putem automatizacije zasnovane na Pithonu. Ovo omogućava da se dizajni prvobitno postavljaju, analiziraju i otklanjaju greške pomoću interaktivne analize kako bi se odredile optimalne postavke simulacije. Zatim, kako se dizajn ponavlja, ta podešavanja se mogu ponovo koristiti automatizacijom kako bi se osiguralo da se analiza uvek izvodi na isti način, izveštava o istim metrikama i proizvodi iste izlazne modele. Interaktivno okruženje za skriptiranje komandne linije dostupno je direktno sa rešačima tako da korisnici mogu da razviju i testiraju svoje skripte za automatizaciju.

Automatizacija HyperLynx Advanced Solver deo je šireg okvira za skriptiranje za celu porodicu HyperLynx, koji omogućava kreiranje automatizovanih tokova analize sa više alata. Ovaj objektno orijentisani skriptni okvir uključuje unapred definisane tokove za integritet snage, integritet signala i analizu usklađenosti sa serijskim vezama koji omogućavaju korisnicima da izvode složene analize sa samo nekoliko linija prilagođenog koda.