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(信号完整性/电源完整性)SI/PI分析之二

时间:2020-09-10 11:36:59

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(信号完整性/电源完整性)SI/PI分析之二

SI/PI是涉及数字电路正确操作的相关的两种分析。

PI重点是确保为驱动器和接收器提供足够的电流以发送和接收1和0。主要仿真类型有直流压降分析、去耦分析、噪声分析。

直流压降分析

对PCB上复杂走线和平面形状的分析,可用于确定由于铜的电阻将损失多少电压。还可以使用直流压降分析来确定高电流密度区域。实际上,可以使用热仿真器对它们进行协同仿真,以查看热效应。幸运的是,针对直流压降问题的解决方案非常简单:添加更多的金属。这些额外金属可能会采用更宽和/或更厚的走线和平面形状、额外平面或额外过孔。

去耦分析

旨在确定和最大限度减少电路板不同IC位置上电源与地面之间的阻抗,去耦分析通常会驱动PDN中所用电容器的值、类型和数量的变化

噪声分析

它们可以包括围绕电路板传播的、来自IC电源管脚中的噪声,可通过去耦电容器对其进行控制。在许多情况下,这种噪声是由信号切换(从1到0及从0到1)引起的,因此它与信号完整性密切相关。但在所有情况下,这些电源完整性分析的最终目标是驱动PDN的变化:电源/地面平面对、走线、电容器和过孔。

较高频率的能量分布在整个传输平面上。这立即使此分析比基本信号完整性更复杂,因为能量将沿x和y方向移动,而不是仅沿传输线一个方向移动。在直流中,建模需要计算走线的串联电阻、平面形状和过孔相对较为简单。但是对于高频率,分析PDN的不同位置上电源与地面之间的阻抗需要复杂的计算。阻抗将根据电路板的位置(电容器的放置位置、安装方式、类型及电容值)而异。高频行为(如安装电感和平面扩散电感)需要包括在建模中,以便生成准确的去耦分析结果。存在简单版本的去耦分析(通常称为集总分析),在此分析中,会将PDN视为一个节点来计算其阻抗。这通常是可一次性成功的有效而快速的初步分析,可确保有足够的电容器且它们具有正确的值。然后,运行分布式去耦分析可确保在电路板的不同位置满足PDN的所有阻抗需求。

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