Allegro PI仿真
PCB中导入网表后,设置层叠结构(电源层、地层),划分好电源层,接下来:
a) 将allegro切换到Allegro PCB PI option XL版本,Analysis->Preference,点开电源完整性选项卡,其中的一些常见选项如Min.plane/board area的值(小于它的平面仿真时直接就忽略了);
b) Analysis->Power Integrity,(第一次建立会有警告,确定),接下来就是设置了,依次为:板子尺寸->层叠结构->电源层的DC网络电压->添加电源层对(可以看到电源层对之间的内部电容)->选择仿真要用的的电容->选DCL(decap capacitou library,去耦电容器库)->勾选Board文件夹下的各电容(可以看到电容值、ESR、电感、谐振频率)->finish。
c) 选择需要仿真的电源层对,设置该层的纹波,最大的变化电流(可以看到该平面的目标阻抗)->点Single Node Simulation进行单节点仿真(不考虑元器件的摆放位置,验证电容的数目及型号是否满足),
从图中可以看出,在200M频率内,黑色的线为有电容之后的曲线,它位于目标阻抗(黄色)线下面,说明在200M的频率(自己理解为PCB电源层给供电的IC芯片的频率)内,电源是完整的
如红色的曲线,则应为电源平面选一个电容的谐振频率为fa的电容,再次仿真之后,会得到有两个峰值的曲线,再加谐振频率等于,峰值对应的横坐标(谐振频率)的电容值即可,依次这样进行,直到整条曲线在要求的频率范围之内,位于目标谐振频率曲线下面。(在调的时候,不一定是非得改原理图中电容的大小,也可适当增加原理图中滤波电容的数量)
如蓝色曲线,相对于红色曲线,其谐振频率不到1M,方法同上,不过选这样的电容,电容值都比较大,如100uF。
d) 进行多节点仿真:不要退出上一个步骤的界面,右击需要仿真的电源平面->Add Noise Source(放置噪声源,如IC芯片需要耗电),需要的电流如2A,放置在IC芯片取电的管脚周围;同样,右击->Add VRM,放置在需要仿真的电源平面上。点击Multi Node Simulation,如图4所示:
多节点仿真考虑到了噪声源及电容的摆放位置,从图中可以看出,圈出来的曲线为总的等效阻抗曲线,其他的为各个电容的曲线。可以看出,在100M以内还是电源还是完整的。
补充:在选择电容的时候,可以在图一中,右击某一电容->Edit,
选择贴装形式,电容大小,电感可以点击Estimate(根据电容的厚度、封装)计算,ESR,封装等参数输入后,就是到其谐振频率了。对于ESR,如钽电容,选型时国内大部分厂家选型手册都有,对于MLCC类的电容,如TDK的,在其官网spice模型手册中有,
知识点:
1. 电容在谐振频率之前还保持着电容的特性,大于谐振频率时,将变成电感的作用;
2. 在一些电容选型手册中,厂家可能只提供电容的响应曲线,曲线横坐标为电容,纵坐标为阻抗,我们要选择这厂家合适的电容以满足SI的完整性,则应从曲线中读取最低点的坐标,纵坐标为ESR,而横坐标为就是我们所需要的谐振频率。
3. 对于电容元器件的模型建立,和图5类似,先设置好路径,在SI向导(上面的b步骤)中,文件夹可以右击文件夹->creat capacitor就出来图5了,比较简单,不多说。
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