(20131006)SIwave7.0-基础操作详解(三)：仿真篇

3.运行仿真(RunningaSimulation)3.1SIwave仿真在SIwave中运行仿真包含以下几个步骤：设定SIwave全局仿真选项计算共振模式计算频率扫描计算S-,Y-,Z-参数运行近场仿真运行远场仿真运行DC仿真当计算S-,Y-,Z-参数完成后，你也可以执行下面的操作计算差分S-,Y-,Z-参数计算全波子电路计算RLGC子电路3.1.1设定SIwave全局仿真选项SIwave的一些参数可以设置成全局的，用来配置所有的仿真类型。这些全局参数包括：图形选项、解析器设置、网格优化设置图形选项1.点击SimulationSIwaveOptions2.指定PlaneVoidMeshing选项，这里既可以让SIwave自动的确定网格的空间的尺寸，也可以指定一个最小值来设置最小的网格尺寸，小于这个尺寸的区域，不会生成网格3.指定Coupling选项，默认情况下，Coplane、Split-Plane和Trace耦合选项都会被勾选•勾选Coplane复选框可以使能走线和相邻平面边缘之间的耦合，这个选项提供了一个走线和平面之间的串扰模型，当平面边缘和走线平行时，平面边缘上的信号会耦合到走线上，当走线和平面边缘重叠的时候，仅仅考虑所在的区域的的耦合。要注意的是，当走线和平面的边缘彼此倾斜或不重叠时，就认为没有耦合，进一步说，在很短的一段走线或很短的一段平面边缘上，SIwave会忽略其上面的耦合，不管他们之间的距离有多近•勾选Intra-plane复选框后，在求解AC和DC时会执行内部平面耦合。在低频时，当集肤深度变得比平面的厚度大时，内部平面耦合通过金属平面产生。它提供了更精确的低频解析，但解析器会耗费更多的内存和CPU。当作高精度的低频分析时，这个选项是非常有用的。例如在做扫描或生成FWS模块时•勾选Split-plane复选框，用于相邻平行平面边缘之间的耦合。首先应该考虑两个不同的情况：由于分割而生成的平面边缘和像走线一样的窄平面的边缘，前者导致临近平面之间存在串扰，对于这种情况，SIwave将会为其使用一个特定的耦合模型；对于后者，考虑用边缘效应来精确模拟由这个窄平面所产生的一个像走线一样窄的这个腔的传播特性，进一步说，窄平面之间的耦合也通过使能这个特性来建模。注意：这三个耦合特性是相互依赖的，选中Split-plane会自动的激活选中Coplane和Trace，指定Coplane也会自动的选中Trace•选中CavityField复选框，在堆叠的腔之间来模拟边缘场耦合效果•选中Trace复选框，用来模拟临近走线间耦合，耦合只考虑平行的或几乎平行的走线线段4.在Cross-talkThreshold中输入耦合串扰的阈值，单位是db，在仿真中通过这个来控制电磁耦合的程度(走线/共面/异面)，默认值是-34db，如果减少这个值，仿真将会考虑更大范围的几何空间中的耦合现象。注意：当增加更多耦合空间的时候，仿真时间会增加5.如果你的电脑是多核的，Multiprocessing选项可以让你在仿真计算过程中指定所用的CPU的核数，以增加运行速度，但只有拥有SIwave的多进程License才能实现6.指定MeshRefinement选项，SIwave中这个参数被用于控制如何生成有限单元网格，你可以选择下面的选项：•Automatic：这个选项将会自动的挑选合适的网格优化频率，这取决于PCB绘制的尺寸、模型的数量和/或最大的扫描频率，推荐勾选这个选项•Frequency：这个选项可以自己来控制指定频率的有效波长所对应的网格大小7.Tracereturncurrentdistribution复选框，如果你想要精确的模拟由不连续地平面所引起的走线上特征阻抗的变化，而不是关注走线上的返回电流注入到地片面上的那个单一点的话，勾选这个选项，对于一个高阻抗的走线来说，在此时，返回电流是四散的当所有走线都依附于一个节点且特性阻抗小于75Ohm，或如果两条走线之间的阻抗差小于25Ohm时，走线上的返回电流不是分散的8.如果你想要在仿真中包含一个虚拟的/不用的网络时，不要勾选Ignorenetsnamed“Dummy”or“Unused”duringSimulation选项，默认的情况下，这个选项是被勾选的，这时这些网络就会被忽略9.如果你想要在仿真中包含电压源和电流源引起的寄生元素的影响时，选中IncludeVoltage/CurrentSourceConnections/ParasiticsinResonance/SYZSimulations选项10.在Introduceinfinitegroundplane里面指定在当前设计板图下面所放置的无限大的不连接到设计板图的参考地平面与设计板图之间的距离，如果在布局中没有定义电压参考平面的话，这个地平面就用于走线和平面的电压参考平面11.PerformERCduringsimulationsetup复选框，选中后，在生成解析器输入文件时，关闭错误检查在一些设计中，相同的网络可能有不同的网络名称，这些不同网络名称的网络会以星形的方式连接到一点，如果要仿真这些网络的话，需要关闭DC短路错误检查，这样在仿真的时候，这些网络就被会统一成一个12.要移除无功能的盘面，选择Excludenon-functionalpadsfromresonantmode,frequencysweep,farfield,nearfieldandSYZsimulations选项，在任何一个层中，如果过孔没有与该层任何其他的图形有电气连接的话，将会在仿真中删除这一层的过孔盘面。默认情况下，无功能的盘面是不会包含在仿真中的，当PCB制造时，这种典型的无功能的盘面是要被移除的13.从右侧的网络列表中选择要在仿真中包含的一个或多个网络，在此框中列出所有平面上的全部网络，SIwave自动包含所有网络容纳在至少一个平面里面14.设置在远程运行一个解析器时的参数•在Simulationservername中输入用户名和IP地址•在Port里面输入端口号15.你可以选择在仿真中包含所选择添加的网络，也可以选择从仿真中排除所选层16.点击OK3.1.2计算共振模式你可以在电源平面和地平面形成的共振腔中计算固有共振，大多数的PCB和IC封装都包含电源/地平面结构，这种结构在特定的频率下都会产生共振，最好的方式是观察固有共振，并确定什么程度的电磁能量源会引起共振，然后建模整个的这个结构，做这个建模，需要按照下面操作使用共振模式分析来计算固有共振使用频率扫描分析来应用激励仿真进程会计算共振模式下面来分析腔中的共振模式1.点击SimulationSIwaveComputeResonantModes2.在MinimumFrequency中输入最小频率当点击RestoreRecommendedMinimumFrequency按钮时，你可以获得一个推荐的最小频率值3.在MaximumFrequency中输入最大频率值，也可以保持空白，不填写4.在#ofModestoCompute中指定计算模式，这个模式会指出频率在哪些腔中反映会非常强烈，这可以用来确定了两个平面之间的共振电压分布图5.你可以通过SaveSettings按钮来保存这些设置，可以用于以后的仿真6.点击OK进度条会显示当前进程3.1.3共振频率几乎所有包含电源平面和地平面的PCB和芯片封装在特定频率下都会产生共振，源的位置和它的信号频谱都会激起共振最好的方式是观察固有共振，并确定什么程度的电磁能量源会引起共振，然后建模整个这个结构下面我们就建模这个结构1.计算固有共振/本征模式固有共振指向的那个共振频率是基于PCB上某个位置与其他元件的一个函数，并且也与PCB的地平面是如何或在哪里接合到机壳的也有关系。SIwave采用2D本征解析器来在电源-地平面结构里面创建固有共振频率和场分布，这又叫本征模，本征模与共振频率和场分布密切相关。固有共振是当有个电磁源的激励存在时，可能会出现在电源/地平面结构里面的共振2.应用激励建模一个或多个激励应用来构建它们是如何耦合进入固有共振的。在一个频率范围内的激励会被用在端口上。在特定的频率下(认为比较有代表性的频率会比特征频率稍低)，很少的能量会被反射回添加激励的端口，因为大多数能量会集中在本征模里面，最后被消耗，只有少部分会回到端口上。在特定端口特定频率的回波损耗中存在一个汲取的量，这个量用于给出在这个频率点处有一个电磁源可能会在这个位置激发固有共振的警告，这个共振可能会导致装置出现异常。基于这个信息，你可以调整设计，诸如插入一个去耦电容，然后再重新分析改过后的设计3.1.4查看共振模式现在我们来查看共振模式结果1.点击ResultsSIwaveResonantModes2.在ResonantModesResults中选择要查看的共振3.在Plotvoltagedifferencebetweenplaneson下拉菜单中选择要查看压差的金属层4.点击Compute，将会出现一个进度条，完成之后，结果就会出现在对话框下半部分的ResonantModesResults窗口中5.要生成动画预览，点击PhaseAnimation3.1.5观看相位动画在ResonantModesResultswindow窗口中点击PhaseAnimation后，PhaseAnimationwindow窗口就会出现1.在StartAngle中输入起始角度2.在EndAngle中输入结束角度3.在StepSize中输入角度增量的步长4.然后点击GenerateFrames5.为播放和暂停按钮6.Export按钮可以导出.avi和.gif格式的动画文件7.Close关闭PhaseAnimation动画窗口3.1.5.1导出动画1.在StartFrequency和StopFrequency选择要导出的动画部分后，点击Export2.在出现的保存窗口中选择保存位置、文件名和保存类型后，点击Save3.在出现的AnimationOptions窗口中，选择Grayscale，来把颜色改为256阶灰色，也可以生成彩色，但文件尺寸会很大，导出时间也会很长。对于.avi文件来说，在CompressionFactor中选择压缩比，然后在CompressionTypes中指定一个压缩类型，包括INTELIndeo、Cinepak、MicrosoftVideo1和None四种；对于.gif文件来说，在Loops中指定要播放动画的的次数，填0为无限循环播放4.点击OK后，动画就保存为你所要的格式了3.1.6计算频率扫描频率扫描分析可以让你评估在指定频段下你设计上所施加的AC电压源和电流源的效果。在扫描操作中，源的被扫描频率从最小值增大到最大值，你可以设置起始频率、停止频率和频率点数量使用频率特性图来对分析结果进行图形化显示，频率响应会显示用户定义使用的电压探针的幅值和相位是如何随着不同的频率而改变的，软件也会显示指定的一对平面之间电压差大小的一个3D图形在频率扫描过程中，只有电压源和电流源有效，其他所有端口都被忽略下面我们就来进行频率扫描1.点击SimulationSIwaveComputeFrequencySweep2.指定激励源•要使用工程中的源，选择Usesourcesdefinedintheproject•要使用外部文件作为源，选择Usesourcesdefinedinanexternalfile，然后点击Browse按钮来找到外部的源文件，这个文件将会指定端口将与哪些频率依赖源联系在一起，如果使用外部文件，设计中所放置的的源将会被全部忽略另外，你也可以在这个文件中为其他端口指定终端电阻、电压源内阻和电流源内阻如果你选择这个选项，Interpolatespectrumatmissingfrequencypoints选项就会被启用，如果SIwave在仿真的过程中，在外部的激励文件下，某个特定频率f下面不能获得值，SIwave就会产生一个值，通过在最靠近指定频率f两侧的两