HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver, PCB'ler ve esnek kablolar gibi katmanlı elektronik yapılar için elektromanyetik modeller oluşturmak üzere tasarlanmış ayrıştırıcı bir çözücüdür. Doğru, otomatik sistem analizi iş akışları sağlamak için HyperLynx Sinyal ve Güç Bütünlüğü ile sıkı bir şekilde entegre edilmiştir.

HyperLynx kaynakları

Hibrit çözücü uygulamaları

HyperLynx Hibrit çözücü, her bölüm için bir model oluşturarak ve ardından çeşitli farklı çözücü yöntemleri kullanarak genel davranışı çözerek bir tasarımı izlere, düzlemlere ve kanallara ayrıştırır. Bu analitik tekniklerin geçerli olması için yapının düzlemsel (veya kablolar söz konusu olduğunda bir kesit) olduğunu varsayar. Hibrit çözücüler, tam dalga çözmeye göre daha az işlem ve bellek yoğundur ve sonuç olarak daha büyük yapıları modelleyebilir. Tam dalga çözücü ile sinyal yollarını modellemek için “kes ve dikiş” yönteminin kullanıldığı durumlarda, bir hibrit çözücü tüm sinyal yolunu modeller ve çözücüde ayrıştırmayı gerçekleştirir.

HyperLynx Hibrit çözücü, dönüş yolu akımı paylaşımının ve Eşzamanlı Anahtarlama Gürültüsünün (SSN) etkilerini yakalamanın önemli olduğu tüm DDR arayüzlerinin güç duyarlı analizini gerçekleştirmek için idealdir. Ayrıca tam kartlı AC güç bütünlüğü, dekupaj kapasitörlerinin modellenmesi ve IC pinlerine güç iletimi için idealdir. Hibrit çözücü, kısmi güç düzlemlerini ve ilişkili saçak efektlerini modellediği için güç bütünlüğü için özellikle uygundur.

Dönüş yolu analizi

Güce duyarlı sinyal bütünlüğü

Geleneksel sinyal bütünlüğü, sinyallerin ideal dönüş yollarına sahip olduğunu varsayar; sinyal düzlemi katmanlarını değiştirirken referans kesinliği olmadan her zaman bir referans düzleminde bulunur. Ayrıca geleneksel olarak ideal gücün cihazın çıkış tamponlarına iletildiği varsayılır.

Gerçek dünyada, bir referans düzleminde akan dönüş akımları, genellikle yakındaki dikiş yollarını içeren diğerine sürekli bir elektrik yolu bulmalıdır. Dönüş akımının herhangi bir şekilde yönlendirilmesi, sinyal davranışını etkileyen ve dönüş akımı paylaşımı olarak bilinen bir fenomen aracılığıyla sinyaller arasında birleşmeye neden olabilecek ek endüktans yaratır. Benzer şekilde, bir çıkış tamponundaki güç rayı ideal değildir ve birçok çıkış aynı yönde aynı yönde geçerse sürücü voltajı düşebilir. Gerilim düşüşü miktarı, çıkış kenar hızı, sürücü gücü, levye akımı olarak bilinen bir anahtarlama etkisi ve kalıbın o alanına hizmet eden yüksek frekanslı kapasitif ayrıştırma miktarı ile belirlenir. Çıkış güç rayı sarkması, çıkış sürücüsünün kullanabileceği gücü azaltır, çıkış kenar hızını yumuşatır ve yavaşlatır. Bu fenomen, Eşzamanlı Anahtarlama Gürültüsü veya SSN olarak bilinir. SSN, sinyal çalışma marjlarını azaltır ve ciddi durumlarda alıcı girişindeki mevcut gözü kapatabilir.

İdeal bir sinyal dönüş yolunun kullanılması hızlı modellemeye izin verir, ancak bölünme üzerinden izleme, yetersiz dikiş yolları nedeniyle dönüş yolu paylaşımı, sinyal geçişleri ve güç boşluğu boyunca çapraz konuşma yoluyla sinyal arasındaki bağlantının etkilerini ihmal eder. Bu etkilerin dahil edilmesi, daha fazla modelleme ve simülasyon hesaplama süresi pahasına işletme marjının daha gerçekçi bir tahminini sağlar. Bu efektlerin dahil edilmesi, tasarım marjını artırmaz, yalnızca azaltacaktır. Önce idealize edilmiş dönüş yollarıyla analiz yapmak mantıklıdır - çünkü tasarım ideal durumda geçmezse, daha gerçekçi bir yoldan geçmez.

İdeal IC gücünün kullanılması, SSN'nin etkilerini ihmal ederken, kartın güç dağıtım özelliklerinin IC pinlerine doğru bir modelini dahil etmek, bu etkilerin ölçülmesine izin verir. Bu analiz, IC için güce duyarlı bir IBIS modeli gerektirir ve simülasyon sürecini yavaşlatır. Daha önce olduğu gibi aynı nedenlerden dolayı, bu etkiler ancak bir tasarım ideal güçle analizden geçtiğinde dikkate alınmalıdır.

İdeal olmayan dönüş yollarının ve SSN'nin etkilerini doğru bir şekilde modellemek ve simüle etmek, sinyal izlerinin ve kartın Güç Dağıtım Ağının (PDN) birleşik davranışlarını içeren doğru bir ara bağlantı modeli gerektirir. HyperLynx Hybrid çözücü, bu birleşik ara bağlantı modellerini doğrudan BoardSIM'den oluşturabilir - kullanıcı ilgilenilen sinyalleri ve frekansları belirler ve Hibrit çözücü, BoardSIM simülasyonlarına doğrudan dahil edilmeye hazır bir S-parametre modeli oluşturur.

PCB düzeyinde güç bütünlüğü

Modern baskılı devre kartları, bazıları kartın belirli katmanlarında yalnızca kısmi düzlemler olan birden fazla güç kaynağına sahiptir. Güç dağıtımının doğru bir şekilde modellenmesi, bu kısmi düzlemlerin, dekupaj kapasitörleri ve ilişkili bileşen parazitleri ve her bir kapasitörün fanout yapısının döngü endüktansları ile birlikte doğru bir şekilde modellenmesini gerektirir. Güç ve toprak düzlemlerinin yığın içindeki konumu ile kapasitör konumu ve fan çıkışı, farklı IC'ler tarafından görüldüğü gibi Güç Dağıtım Ağının (PDN) empedans karakteristiği üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.

Bileşenler, DC'den dahili anahtarlama hızlarına (genellikle GHz'de) kadar geniş bir frekans aralığında güç tüketir. Sadece DC'de çok fazla güç sağlamak yeterli değildir, çünkü yüksek hızlı bir devre geçtiğinde, anahtarlama olayını desteklemek için anlık bir güç talebi yaratır. EM dalgaları sonlu hızda hareket ettiğinden, ek güç talebinin VRM'ye ve geri akması için zaman yoktur - dokunulabilen yerel bir yük rezervuarı (bir kapasitör) olmalıdır. Güç Dağıtım Ağlarında dekupaj kapasitörlerinin oynadığı rol budur.

Uygulamada PDN, voltaj regülatörü (VRM) ile başlayan ve IC kalıbındaki kapasitörlerle biten dağıtılmış bir kapasitör hiyerarşisidir. Arada, kart üzerinde toplu işlemden 0204s gibi küçük cihazlara, IC paketindeki isteğe bağlı kapasitörlere ve IC düzeninin bir parçası olan kapasitif yapılara kadar değişen çeşitli kapasitörler vardır. Her kapasitör grubu, en yüksek frekanslı kapasitörler kalıbın kendisinde bulunan, art arda daha yüksek frekanslarda güç taleplerine hizmet eder.

Endüktans, dekupaj kapasitörleri için birincil sınırlayıcı faktördür, çünkü belirli bir kapasitörün hizmet edebileceği frekansları sınırlar. Bu nedenle, kapasitör değeri, yerleştirme ve fan çıkışı, yüksek frekanslı PCB ve paket kapasitörler için kritik özelliklerdir. IC paketinin gücü ve topraklama pimleri ile ilişkili endüktans, IC'ye verilen gücü etkili bir şekilde filtreler; belirli bir noktanın ötesinde, PCB'nin yüksek frekanslı güç sağlayıp sağlayamayacağı önemli değildir, çünkü PC paketinden kalıba ulaşmaz. Paket ve IC paketi yükü o noktadan ileriye taşımalıdır.

Sonuç olarak, kart seviyesindeki AC güç bütünlüğü tipik olarak VRM'nin üst sınırında başlayan (tipik olarak 5-25 kHz) ve IC paketi için güç kesme frekansında (tipik olarak 25-100 MHz) biten frekanslarla ilgilenir. IC paketi için kesme frekansı, paketler büyüdükçe tipik olarak azalır, çünkü paket endüktansı artar ve bu nedenle paket yüksek frekanslı yükün daha fazlasını taşımak zorundadır.

Bir PCB PDN'yi analiz ederken, dekupaj kapasitörlerini ve bunların doğal parazitik endüktanslarını ve dirençlerini, kapasitör fanout ayrıntılarını ve kapasitör konumlarını ve değerlerini modellemek kritik derecede önemlidir. PDN'nin empedansı, her IC'de görülen PDN profilini belirlemek için farklı IC pimlerinde incelenir.

Bir PCB, tüm düzlemin topraklandığı basit güç düzlemi katmanlarına veya tek bir güç kaynağına sahip olduğunda, hızlı AC analiz yöntemleri uygulanabilir - ancak bu şekilde çok az modern PCB yapılır. Güç ve yer düzlemleri düzensiz hale geldiğinde, davranışlarını yakalamak için daha ayrıntılı modelleme gerekir. HyperLynx Hibrit çözücü, tek tek bileşenlere güç sağlamak için uzun, geniş izlerin kullanılması da dahil olmak üzere keyfi olarak şekillendirilmiş güç ve yer düzlemlerinin davranışını doğru bir şekilde yakalayabilir. Hibrit çözücü, Gelişmiş Ayrıştırma iş akışına sorunsuz bir şekilde entegre edilmiştir, böylece kullanıcı analiz edilecek voltaj kaynağını belirleyip ayarladıktan sonra, Hibrit çözücü gerisini halleder.

HyperLynx entegrasyonu ve kullanım kolaylığı

HyperLynx hibrit çözücü, sinyal ve güç bütünlüğü iş akışlarının sıkı bir şekilde entegre bir parçası olarak hizmet eder. Bu iş akışları içinde, otomatik analiz sihirbazları, kurulum ve analiz süreçlerinde kullanıcılara adım adım rehberlik eder. Kullanıcılar her sayfadaki soruları cevaplayan sihirbazlarda ilerler ve HyperLynx gerisini halleder!

HL-SI DDR SI güce duyarlı iş akışında hibrit çözücü, PDN ve bunların etkileşimleriyle birlikte yüksek hızlı DDR sinyallerini içeren bir sistem modeli oluşturmak için kullanılır. Bu model, hem ideal olmayan dönüş yollarının hem de eşzamanlı anahtarlama gürültüsünün etkilerini incelemek için kullanılır.

HL-PI gelişmiş dekuplaj iş akışında, hibrit çözücü, VRM'yi, kart seviyesindeki PDN'yi, dekupaj kapasitörlerini ve PDN empedansının analiz edileceği IC pinlerini içeren bir PCB modeli oluşturmak için kullanılır.

Her durumda, kart seviyesi özellikleri otomatik olarak çıkarılır ve çözücü için çalışmaya hazır projeler oluşturmak için kullanılır; bunlar daha sonra sistem düzeyinde simülasyonlara dahil edilen verimli, doğru, pasif, nedensel S-parametre modelleri üretmek için çözülür ve sonradan işlenir. Hibrit çözücü tarafından üretilen S-parametre modelleri, tam sistem ağ listesi oluşturulduğunda uygun bağlantıyı sağlamak için her bağlantı noktası için analiz ve bağlantı ayrıntılarını belgeler.

Komut dosyası oluşturma ve otomasyon

Sinyal ve Güç Bütünlüğü Analizi, tek bir seçeneğin değiştirilmesinin nihai sonucu önemli ölçüde etkileyebileceği karmaşık, çok adımlı süreçlerdir. Bu simülasyonlar genellikle uzun, hesaplama ve bellek yoğun olduğundan, simülasyonların düzgün bir şekilde kurulmasını ve tutarlı bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlamak kritik öneme sahiptir. Simülasyonların tutarlı ve doğru bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlama yeteneği olmadan, ayarlama ve yeniden yapılandırma konusunda çok zaman kaybedilir.

HyperLynx Advanced Solvers hem etkileşimli olarak hem de Python tabanlı otomasyon aracılığıyla çalıştırılabilir. Bu, en uygun simülasyon ayarlarını belirlemek için tasarımların başlangıçta kurulmasına, analiz edilmesine ve etkileşimli analiz kullanılarak hata ayıklanmasına olanak tanır. Ardından, tasarım yinelendikçe, analizin her zaman aynı şekilde yürütülmesini, aynı metrikleri rapor vermesini ve aynı çıktı modellerini üretmesini sağlamak için bu ayarlar otomasyon yoluyla yeniden kullanılabilir. Etkileşimli, komut satırı komut dosyası oluşturma ortamı, kullanıcıların otomasyon komut dosyalarını geliştirebilmeleri ve test edebilmeleri için doğrudan çözücülerle birlikte kullanılabilir.

HyperLynx Gelişmiş Çözücü otomasyonu, otomatik çok araçlı analiz akışlarının oluşturulmasına olanak tanıyan tam HyperLynx ailesi için daha geniş bir komut dosyası çerçevesinin bir parçasıdır. Bu nesne yönelimli komut dosyası çerçevesi, kullanıcıların yalnızca birkaç satır özel kodla karmaşık analizler çalıştırmasına olanak tanıyan güç bütünlüğü, sinyal bütünlüğü ve seri bağlantı uyumluluğu analizi için önceden tanımlanmış akışlar içerir.