Skip to main content
Trang này được hiển thị bằng tính năng dịch tự động. Xem bằng tiếng Anh?

Cảm nhận nguồn DDR & tách AC

HyperLynx Hybrid Solver

HyperLynx Hybrid Solver là một bộ giải phân hủy được thiết kế để tạo ra các mô hình điện từ cho các cấu trúc điện tử nhiều lớp như PCB và cáp linh hoạt. Nó được tích hợp chặt chẽ với HyperLynx Signal và Power Integrity để cung cấp quy trình phân tích hệ thống chính xác, tự động.

Hình ảnh quảng cáo cho phần mềm Hyperlynx Hybrid Solver với màn hình máy tính hiển thị sơ đồ mạch.

Ứng dụng giải kết hợp

Bộ giải HyperLynx Hybrid phân hủy thiết kế thành dấu vết, mặt phẳng và đường vias bằng cách tạo một mô hình cho mỗi phần và sau đó giải quyết hành vi tổng thể bằng cách sử dụng nhiều phương pháp giải khác nhau. Nó giả định cấu trúc là phẳng (hoặc trong trường hợp cáp, mặt cắt ngang) sao cho các kỹ thuật phân tích này có giá trị. Các bộ giải lai ít tốn nhiều tính toán và bộ nhớ hơn so với giải toàn sóng và kết quả là có thể mô hình hóa các cấu trúc lớn hơn. Trong đó phương pháp “cắt và khâu” được sử dụng để mô hình hóa các đường dẫn tín hiệu với bộ giải sóng đầy đủ, một bộ giải lai mô hình hóa toàn bộ đường dẫn tín hiệu và thực hiện phân hủy trong bộ giải.

Bộ giải HyperLynx Hybrid phù hợp lý tưởng để thực hiện phân tích nhận thức năng lượng của toàn bộ giao diện DDR, trong đó việc nắm bắt các hiệu ứng của việc chia sẻ dòng điện đường dẫn trở lại và Tiếng ồn chuyển mạch đồng thời (SSN) là rất quan trọng. Nó cũng phù hợp lý tưởng cho tính toàn vẹn nguồn AC toàn bo mạch, mô hình hóa các tụ điện tách rời và cung cấp năng lượng cho các chân IC. Bộ giải Hybrid đặc biệt phù hợp với tính toàn vẹn công suất vì nó mô hình hóa các mặt phẳng công suất một phần và các hiệu ứng viền liên quan.

Phân tích đường dẫn trở về

Tính toàn vẹn tín hiệu nhận biết nguồn

Tính toàn vẹn tín hiệu truyền thống giả định rằng tín hiệu có đường dẫn trở lại lý tưởng; luôn tồn tại trên một mặt phẳng tham chiếu, không có sự gián đoạn tham chiếu khi chuyển các lớp mặt phẳng tín hiệu. Theo truyền thống, nó cũng được cho là công suất lý tưởng được phân phối đến bộ đệm đầu ra của thiết bị.

Trong thế giới thực, dòng điện trở lại chạy trên một mặt phẳng tham chiếu phải tìm một đường dẫn điện liên tục đến một mặt phẳng khác, thường liên quan đến các đường khâu gần đó. Bất kỳ sự chuyển hướng nào của dòng trở lại đều tạo ra độ tự cảm bổ sung tác động đến hành vi tín hiệu và có thể dẫn đến ghép nối giữa các tín hiệu thông qua một hiện tượng được gọi là chia sẻ dòng điện trở lại. Tương tự, đường ray nguồn tại bộ đệm đầu ra không lý tưởng và điện áp trình điều khiển có thể giảm nếu nhiều đầu ra chuyển đồng thời theo cùng một hướng. Lượng điện áp rơi xuống được xác định bởi tốc độ cạnh đầu ra, cường độ trình điều khiển, hiệu ứng chuyển mạch được gọi là dòng xà beng và lượng tách điện dung tần số cao phục vụ khu vực đó của khuôn. Việc rớt đường ray nguồn đầu ra làm giảm công suất có sẵn cho trình điều khiển đầu ra, làm mềm và làm chậm tốc độ cạnh đầu ra. Hiện tượng này được gọi là tiếng ồn chuyển mạch đồng thời, hoặc SSN. SSN làm giảm biên hoạt động tín hiệu và, trong trường hợp nghiêm trọng, có thể đóng mắt có sẵn ở đầu vào máy thu.

Sử dụng đường dẫn trả lại tín hiệu lý tưởng cho phép mô hình hóa nhanh chóng nhưng bỏ qua các tác động của việc theo dõi qua phân tách, chia sẻ đường dẫn trở lại do các đường nối không đầy đủ, ghép nối giữa các đường truyền tín hiệu và tín hiệu thông qua nhiễu xuyên âm qua khoang nguồn. Bao gồm các hiệu ứng này cung cấp một ước tính thực tế hơn về tỷ suất hoạt động với chi phí của nhiều thời gian tính toán mô hình hóa và mô phỏng hơn. Bao gồm các hiệu ứng này sẽ chỉ làm giảm biên độ thiết kế chứ không làm tăng nó. Thật hợp lý khi chạy phân tích với các đường dẫn trả về lý tưởng trước - bởi vì nếu thiết kế không vượt qua trong trường hợp lý tưởng, nó sẽ không vượt qua một đường dẫn thực tế hơn.

HLAS Hybrid Power-aware 1280x720

Sử dụng công suất IC lý tưởng bỏ qua các tác động của SSN, trong khi bao gồm một mô hình chính xác về các đặc tính phân phối năng lượng của bo mạch cho các chân IC cho phép định lượng các hiệu ứng này. Phân tích này yêu cầu một mô hình IBIS nhận thức năng lượng cho IC và làm chậm quá trình mô phỏng. Vì những lý do tương tự như trước đây, những hiệu ứng này chỉ nên được xem xét một khi thiết kế vượt qua phân tích với sức mạnh lý tưởng.

Mô hình hóa và mô phỏng chính xác các hiệu ứng của các đường dẫn trở lại không lý tưởng và SSN yêu cầu một mô hình kết nối chính xác bao gồm các hành vi kết hợp của dấu vết tín hiệu và Mạng phân phối điện (PDN) của bo mạch. Bộ giải HyperLynx Hybrid có thể tạo các mô hình kết nối kết hợp này trực tiếp từ BoardSim - người dùng chỉ định các tín hiệu và tần số quan tâm và bộ giải Hybrid tạo mô hình tham số S sẵn sàng đưa trực tiếp vào mô phỏng BoardSIM.

Tính toàn vẹn nguồn cấp PCB

Các bảng mạch in hiện đại có nhiều nguồn cung cấp năng lượng, một số trong số đó chỉ là mặt phẳng một phần trên các lớp nhất định của bảng. Mô hình hóa phân phối năng lượng một cách chính xác yêu cầu mô hình chính xác các mặt phẳng từng phần này cùng với các tụ điện tách rời và ký sinh thành phần liên quan, và độ tự cảm vòng lặp của cấu trúc quạt của mỗi tụ điện. Vị trí của mặt phẳng nguồn và mặt đất trong ngăn xếp, cũng như vị trí tụ điện và quạt ra có ảnh hưởng lớn đến đặc tính trở kháng của Mạng phân phối điện (PDN) như được nhìn thấy bởi các IC khác nhau.

Các thành phần tiêu thụ năng lượng ở một dải tần số rộng, từ DC đến tốc độ chuyển mạch bên trong của chúng (thường là ở GHz). Chỉ cần cung cấp nhiều năng lượng ở DC là không đủ, bởi vì khi một mạch tốc độ cao chuyển đổi, nó tạo ra nhu cầu điện tức thời để hỗ trợ sự kiện chuyển mạch. Bởi vì sóng EM truyền với tốc độ hữu hạn, không có thời gian để nhu cầu về năng lượng bổ sung chảy đến VRM và trở lại - phải có một hồ chứa điện tích cục bộ (tụ điện) có thể được khai thác. Đó là vai trò tách tụ điện trong Mạng phân phối điện.

Trong thực tế, PDN là một hệ thống phân cấp phân tán của các tụ điện bắt đầu bằng bộ điều chỉnh điện áp (VRM) và kết thúc bằng các tụ điện trên khuôn IC. Ở giữa, có nhiều loại tụ điện trên bo mạch từ số lượng lớn đến các thiết bị nhỏ như 0204, tụ điện tùy chọn trên gói IC và cấu trúc điện dung là một phần của bố cục IC. Mỗi nhóm tụ điện phục vụ nhu cầu về công suất ở tần số cao hơn liên tiếp, với các tụ tần số cao nhất nằm trên chính khuôn.

Độ tự cảm là yếu tố giới hạn chính cho việc tách tụ điện, bởi vì nó giới hạn tần số mà một tụ điện nhất định có thể phục vụ. Do đó, giá trị tụ điện, vị trí và quạt ra là những tính năng quan trọng đối với PCB tần số cao và tụ điện gói. Độ tự cảm liên quan đến nguồn điện và chân nối đất của gói IC lọc hiệu quả nguồn điện được cung cấp cho IC; ngoài một điểm nhất định, không quan trọng PCB có thể cung cấp nguồn tần số cao hay không, bởi vì nó sẽ không đi qua gói PC đến khuôn. Gói và gói IC phải mang tải về phía trước từ điểm đó.

HLAS Hybrid Decoupling 1280x720

Do đó, tính toàn vẹn của nguồn AC ở cấp bo mạch thường liên quan đến tần số bắt đầu ở giới hạn trên của VRM (thường là 5-25 kHz) và kết thúc ở tần số cắt nguồn cho gói IC (thường là 25-100 MHz). Tần số giới hạn cho gói IC thường giảm khi các gói lớn hơn, vì độ tự cảm của gói tăng lên và gói do đó phải mang nhiều tải tần số cao hơn.

Khi phân tích PCB PDN, điều cực kỳ quan trọng là phải mô hình hóa các tụ điện tách rời và điện cảm và điện trở ký sinh vốn có của chúng, các chi tiết về quạt tụ điện và vị trí và giá trị của tụ điện. Trở kháng của PDN được thăm dò tại các chân IC khác nhau để xác định cấu hình PDN nhìn thấy ở mỗi IC.

Khi PCB có các lớp mặt phẳng điện đơn giản trong đó toàn bộ mặt phẳng được nối đất hoặc một nguồn điện duy nhất, các phương pháp phân tích AC nhanh có thể được áp dụng - nhưng rất ít PCB hiện đại được chế tạo theo cách đó. Khi các mặt phẳng điện và mặt đất trở nên bất thường, cần mô hình chi tiết hơn để nắm bắt hành vi của chúng. Bộ giải HyperLynx Hybrid có thể nắm bắt chính xác hành vi của các mặt phẳng mặt đất và nguồn được định hình tùy ý, bao gồm việc sử dụng các dấu vết dài, rộng để cung cấp năng lượng cho các thành phần riêng lẻ. Bộ giải Hybrid được tích hợp liền mạch vào quy trình tách rời nâng cao, vì vậy một khi người dùng xác định nguồn điện áp cần phân tích và thiết lập, bộ giải Hybrid sẽ thực hiện phần còn lại.

Tích hợp HyperLynx và dễ sử dụng

Bộ giải kết hợp HyperLynx đóng vai trò như một phần tích hợp chặt chẽ trong quy trình công việc toàn vẹn tín hiệu và nguồn điện. Trong các quy trình công việc này, trình hướng dẫn phân tích tự động hướng dẫn người dùng thông qua các quy trình thiết lập và phân tích từng bước. Người dùng bước qua các trình hướng dẫn trả lời các câu hỏi trên mỗi trang và HyperLynx thực hiện phần còn lại!

Trong quy trình làm việc nhận biết nguồn HL-SI DDR SI, bộ giải lai được sử dụng để tạo ra một mô hình hệ thống bao gồm các tín hiệu DDR tốc độ cao, cùng với PDN và các tương tác của chúng. Mô hình này được sử dụng để kiểm tra ảnh hưởng của cả đường quay trở lại không lý tưởng và nhiễu chuyển mạch đồng thời.

Trong quy trình tách rời tiên tiến HL-PI, bộ giải lai được sử dụng để tạo mô hình PCB bao gồm VRM, PDN cấp bảng, tụ điện tách và chân IC nơi phân tích trở kháng PDN.

Trong mỗi trường hợp, các đặc điểm cấp bảng được tự động trích xuất và sử dụng để tạo các dự án sẵn sàng chạy cho trình giải, được giải quyết và xử lý sau để tạo ra các mô hình tham số S nhân quả, chính xác, thụ động, sau đó được kết hợp vào mô phỏng cấp hệ thống. Các mô hình tham số S xuất ra bởi bộ giải lai ghi lại phân tích và chi tiết kết nối cho từng cổng để đảm bảo kết nối thích hợp khi danh sách mạng hệ thống đầy đủ được xây dựng.

Kịch bản & tự động hóa

Phân tích toàn vẹn tín hiệu và công suất là các quy trình phức tạp, nhiều bước, trong đó việc thay đổi một tùy chọn duy nhất có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả cuối cùng. Bởi vì các mô phỏng này thường kéo dài, tính toán và tốn nhiều bộ nhớ, đảm bảo rằng các mô phỏng được thiết lập đúng cách và được thực hiện nhất quán là rất quan trọng. Nếu không có khả năng đảm bảo rằng các mô phỏng được thực hiện một cách nhất quán và chính xác, sẽ mất nhiều thời gian để điều chỉnh và tái cấu trúc.

HyperLynx Advanced Solvers có thể được chạy cả tương tác và thông qua tự động hóa dựa trên Python. Điều này cho phép thiết kế ban đầu được thiết lập, phân tích và gỡ lỗi bằng cách sử dụng phân tích tương tác để xác định cài đặt mô phỏng tối ưu. Sau đó, khi thiết kế được lặp lại, các cài đặt đó có thể được sử dụng lại thông qua tự động hóa để đảm bảo phân tích luôn được chạy theo cùng một cách, báo cáo về cùng một số liệu và tạo ra các mô hình đầu ra giống nhau. Một môi trường kịch bản dòng lệnh tương tác có sẵn trực tiếp với các trình giải để người dùng có thể phát triển và kiểm tra các tập lệnh tự động hóa của họ.

Tự động hóa HyperLynx Advanced Solver là một phần của khung kịch bản rộng hơn cho dòng HyperLynx đầy đủ, cho phép tạo các luồng phân tích đa công cụ tự động được tạo ra. Khung kịch bản hướng đối tượng này bao gồm các luồng được xác định trước cho tính toàn vẹn nguồn, tính toàn vẹn tín hiệu và phân tích tuân thủ liên kết nối tiếp cho phép người dùng chạy các phân tích phức tạp chỉ với một vài dòng mã tùy chỉnh.

HyperLynx Scripting and Automation