ANSYS用于信号完整性分析的EDA工具

1、333ANSYS用于信号完整性分析的EDA软件3.1ANSYS的EDA软件简介ANSYS电子自动化设计（EDA）软件，来自于著名的Ansoft公司，提供业界唯一完整的系统、电路和电磁场全集成化设计平台，完成从部件设计、电路仿真优化到系统仿真验证的全过程。作为ANSYS电子设计产品中的电路与电磁场工具，实现了与ANSYS仿真产品的无缝集成，可方便流畅地实现电磁场、电路、系统、流体、结构、热及应力的协同设计，全面仿真真实的物理世界，帮助用户实现创新性的设计，推动产品研发。作为业界唯一完整的系统、电路和电磁场全集成化设计平台，ANSYS的EDA产品在高频和低频电磁场仿真、时域/频域非线性电路仿真、机

2、电一体化设计技术等方面始终处于领导地位，广泛应用于各类高性能电子设备的设计，包括了航空、航天、电子、国防、集成电路、通讯、电机、汽车、船舶、石油医疗仪器及机电系统设计，应用领域覆盖了网络设备与宽带部件，雷达、通信与电子对抗系统，集成电路（IC）,印刷电路板（PCB）,医疗电子系统，汽车电子系统，伺服与控制系统，供电系统和高低压电气，开关电源和电力电子系统，EMI/EMC设计等多个方面。ANSYS的EDA软件用于信号完整性分析的工具包括：HFSS：三维高频结构全波电磁场仿真，对高速信号通道中的PCB、过孔、封装、连接器、电缆等进行精确的全波仿真、设计与建模，仿真机箱/机柜的屏蔽效能、谐振特性和P

3、CB系统的辐射特性。SIwave：PCB板和封装信号完整性/电源完整性和EMI/EMC设计仿真工具，采用有限元法直接仿真复杂的PCB结构，得到PCB电源/地平面的谐振特性、完备的信号线传输模型、供电阻抗、直流压降、近场和远场辐射等特性。Designer：高速系统设计和仿真环境，可以动态连接和直接调用三维电磁场仿真、PCB电磁场仿真、电路仿真及测试数据，进行高速信号通道和PCB工作特性仿真。Q2D(SI2D)/Q3DExtractor：二维和三维结构准静态电磁场仿真工具(Q2D(SI2D)/Q3DExtractor：二维和三维结构准静态电磁场仿真工具(Q2D以前称SI2D),直接计算并抽取连接器

4、、封装、电缆、线束结构的电阻、电容和电感参数，生成SPICE等效电路模型，进行封装、电缆、线束和连接器的设计和模型抽取。TPA:BGA封装专用快速参数提取工具。ANSYS高性能SI/PI和EMI/EMC设计工具不仅拥有业界最好的电磁场仿真技术，还有领先的电路/系统仿真能力，能够将全波S参数互连结构寄生效应、驱动器和接收器的非线性模型包括在内，进行精确而完备的仿真，从容应对复杂的高性能电子设备和数模混合电路中的信号完整性(SignalIntegrity，SI)和电源完整性(PowerIntegrity，PI)问题，包括芯片内部互连结构、芯片与封装、封装与PCB、PCB与连接器和电缆/线束以及系统

5、的传输特性，数模隔离与干扰，PCB辐射与屏蔽，直流压降等，确保系统的性能。按照图3.1所示的ANSYS集成化高速系统设计平台，能够方便地管理多种来源的数据，实现协同设计与仿真。死3AL-1Data3.2.1HFSS死3AL-1Data3.2.1HFSS概述3333ANS曲箱成化的爲13茶诜设计平tSHFSS(HighFrequencyStructureSimulator)作为行业标准的电磁仿真工具，特别针对射频、微波以及信号完整性设计领域。由图3.2所示的HFSS仿真技术可知，作为基于频域有限元技术的三维全波电磁场求解器，HFSS可提取散射参数，显示三维电磁场图，生成远场辐射方向图，以及提供全

6、波SPICE模型，该模型可用在Designer和其他信号完整性分析工具中。针对封装和PCB板上高速串行信号的信号完整性问题，工程师可以使用HFSS轻松地设计并评估连接器、传输线及PCB上的过孔，高速元件引起的信号完整性和电磁干扰性能。最新版本的HFSS除了提供频域有限元电磁场求解器，还增加了积分方程求解器IE,以及时域有限元电磁场求解器HFSS-Transient，使得求解电磁场问题的规模和效率进一步提高。HFSSSimulationTechnologyFull-waveElectromagneticsFiniteElementMethod3DMethodofMcm&ntsFEMTransie

7、ntHFSSHFSS-IEHFSS-TransientFiniteElementMethod3DMethodofMcm&ntsFEMTransientHFSSHFSS-IEHFSS-TransientDirectSolverIterativeSolverEigenmodeSolverDirectSolverIterativeSolverEigenmodeSolverJilultiproce&dngDomainDACompositjonMultiprocessingJilultiproce&dngDomainDACompositjonMultiprocessing图3.2HFSSJ仿真技术Mul

8、tiprocessingDistributeePartSolve33333.2.2功能简介HFSS提供导、滤波器、信设置，能确保求结果。HFSS提供导、滤波器、信设置，能确保求结果。真自适应网格剖IIjH7I1H泛用于微波天线、波分和丰富的边界条件3.2.3HFSS在信号完整性分析中的作用HFSS是功能强大的任意三维结构电磁场全波仿真设计工具和EMI集成仿真验证环境。HFSS可以对设计中的任意三维结构进行从直流到几十GHz范围的全波分析，以S参数显示,用于分析信号的传输、反射及匹配特性，计算辐射、色散、模式转换和材料频变效应等对信号传输的影响，如整个电子设计系统高速关键路径，包括：子电路板/背

9、板的高速信号线、过孔、电缆、封装、连接器等，并进一步设计和优化。HFSS也可以配合SIwave和Q3D和AnsoftDesigner使用，用于分析机箱机柜环境中，一个或多个PCB单板、电源部件和线束线缆的屏蔽效应和对外的EMI辐射，从而考察机箱材料、结构和开槽等对系统EMI辐射的影响。观察如图3.3所示的HFSS工作窗口可知，HFSS是基于Windows操作风格的界面，将项目管理窗口（ProjectManager）、建模窗口（Modeler），以及属性（property）、信息（message）、进程（process）等辅助窗口集成在一个界面下。所有的操作都可以通过菜单、工具栏、对话框,鼠标右

10、键等方式快捷操作。MenuMenubartree:-CoordinateEntryFieldsfesterMenuMenubartree:-CoordinateEntryFieldsfester3333图3.3HFSS的工作窗口3.2.5基本操作HFSS在安装完成后，桌面出现如下图标。曲双击打开后，选择求解类型。对于绝大多数SI问题，都使用频域有限元求解器，因此选择ProjectInsertHFSSDesign，或者图标睜。HFSS的仿真流程可以由图3.4概括。开始一个项目后，首先要选择仿真类型。HFSS包含四种基本仿真类型：DrivenModal、DrivenTerminal、EigenMo

11、de、Transient，可以根据设计需要选择不同的求解类型。DrivenModel和DrivenTerminal都是在有源驱动（可理解为需要端口激励）的情况下的求解类型。其中DrivenModal求解类型的典型应用在微带线、波导等传输线结构，采用这种求解类型得到的S参数是基于主模到高次模的各种模式的广义S参数;DrivenTerminal求解类型的典型应用在终端为多3333ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633根导体的传输线，比如差分线，这种端口需要定义终端线，求解得到的S参数是基于终端的,例如

12、差分线可得到差模及共模的S参数值。对于天线和微波器件的仿真多用DrivenModel，而DrivenTerminal在电路、高速互连设计中用得较多，一般的SI问题，大多选择DrivenTerminal方式，如图3.5所示。ModesSetupAnalyzeMeshRefinement部AnalysisSolutionSeEtfFrequentSweepMeshOperationsSolutionTypeBoundariesCreatingGeometryGecrnetry/MalerialsResults2DR3I4SFieldsAutomaticsolutronprocessgenerata

13、ccurate,efficientsolutionwithminiuserinteractionSolve真流程HFSSYESFinished料和边界条件后直接做图之前如图3.6ViewingResults=模环境，既可以在其中画出分析对象的三维结构，InitialProjectSetupSolutionSetupHFSS为用户提供一个方便的三维输入材料参数，进行仿真分析，也可以导入AutoCAD、Pro/E、STEP；IGES、ACIS等机械结构设计文件，或者通过AnsoftLinks导入PCB或封装的仿真。仿真结果可以是坐标系下的辐射场量，也可以是三维或动画所示选择单位，然后在图3.7软件

14、自带的材料库中选择材料，最后如图3?8所示绘制模型结构：SolutionType:dipole-Dipole_Anteninia_ADK.厂DrivenModalDrivenTerminalEigenmodeTransient厂NetworkAnalysis图3.5DrivenTerminal方式电磁场有限元求解需要设置端口匚(PQrt)|和边界条件(BoundaryCondition)，一般在需要分析的目标和参考平面(或者外边界)之间，绘制二维平面作为端口设置激励。端口分为波端口(WavePort)和集总端口(LumpPort)。一般暴露在外围边界处的端口设置为波端口，模型内部的端口设置为集

15、总端口。选择菜单HFSSExcitationsAssignLumpedPort，如图3.9所示,ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633ANSYS信号完整性分析与仿真实例SearchNameLocationOriginRelativePermittivityRelatiPenneaferriteSysLibraryMaterials121DDDFR4_epoxySysLibraryMaterials4.41gallium_arsenideSysLibraryMaterialsGEU图3.7D选择材料GILGML1DDDftm)Potnl1SysLibrarySysL

16、ibraryANSYS信号完整性分析与仿真实例SearchNameLocationOriginRelativePermittivityRelatiPenneaferriteSysLibraryMaterials121DDDFR4_epoxySysLibraryMaterials4.41gallium_arsenideSysLibraryMaterialsGEU图3.7D选择材料GILGML1DDDftm)Potnl1SysLibrarySysLibraryMaterialsMaterials5.52.5GridPtane111110.555%iallg)RemoveMaterialfsPoin

17、O绘制模型结构Ba59ogle2SlPortName:pTerminalNamingUseconductornameUseportobjectnam已NOTE:Multiplereferenceconductorstouchingaportmustallbeconnectedinth已pl已门已oftheport.ConductorUseasReference在弹出的对话框中，设置端口名“1”，并选择另外的一个导体(GND-planel)作为参考平面。SelectDefinrtioviMaterials1MaterialFilters-SearchParametersSearchbyNameG

18、nd_pla门已1Micrcistrip_Trace9设置集总端口通常在求解模型外部需要绘制一个空气盒子（airbox）作为求解区域，这个盒子需要包围所有的互联结构，而且外延一定距离，这个距离通常在十分之一波长到四分之一波长之间，取决于目标对外辐射能量的大小。选中这个空气盒子，选择菜单HFSSBoundariesAssignRadiation.选择RadiatingOnly，如图3.10所示。RadiationBoundaryName：Radi*RadiatingOnlyIncidentFieldEnforcedField下面进行仿真求解设置，选频率、迭代次数和误差门限的设3.11Modele

19、xteriorasHFSS-IEdomainRadiationBoundaryName：Radi*RadiatingOnlyIncidentFieldEnforcedField下面进行仿真求解设置，选频率、迭代次数和误差门限的设3.11ModelexteriorasHFSS-IEdomainRadiationBoundaryIHeferenceforFSSAnalysisSetupAddSolutionSetup。有关求解PIncludefornear/farfieldcalculation所示。If-JotappropridtewhensourceisonaninternalsurfaceA

20、NSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章36363321SetupName:|Setup121SetupName:|Setup1SolutionSetupGeneral|OptionsAdvancedExpressionCache|Derivatives|Defaults|ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633WEnabled厂SolvePortaOnlySolutionFrequency:|1OSolutionFr

21、equency:|1OGHz3ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633-AdaptiveSolutionsFvlaxirnurnNumberofPasses:ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633AddSolutionSetupToolbar帘FvlaximurnDeltaS0.02UseMatrixConvergence仿真求解设置SetMagnitudeandPhase.ANSYSANSYS用于信号

22、完整性分析的EDA软件第3章363633SI仿真通常还需要宽带扫频，因此如图SI仿真通常还需要宽带扫频，因此如图3.12所示。以上设置完成并检查（Validate）无所示。HFSS仿真结束后，可以在报告中输出选择菜单HFSSFieldsPlotFieldsE行扫频设置，包括起止频率、取点数和扫频方式,UseDefaults后，就可以开始仿真（AnalyzeAll）了，如图3.13YZ参数，以及二维三维场图。选择菜单HFSSResultstangularPlot，可以输出S参数，结果如图3.14所示，ag_E，输出的二维三维场图如图3.15所示。ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件

23、第3章363633ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章363633OKCancel331啊mAddSweepToolbarAnalyzeAIIANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章333.3Designer软件3.3.1Designer概述Designer是ANSYS公司推出的高性能信号完整性分析和RFIC、MMIC、无线传输系统、SoC,以及其他微波射频器件的设计平台。这个平台方便地集成了缜密的电磁场和复杂的电路系统仿真功能，具有晶体管级的仿真精度、极大的电路容量、极高的仿真速度和杰出的收敛性。3.

24、3.2功能简介Designer为高速电路和微波射频电路系统设计者提供一个全集成的图形化设计环境，实现了原理图绘制、版图绘制和导入、电路设计和优化、参数扫描、敏感度分析、统计分析、仿真结果后处理等全面功能。适用于多种高速信号传输总线设计，例如XAUI、XFI、SATA、PCIE、HDMI、DDRx等总线构架。通过动态链接和ANSYS强大的电磁场分析软件：准静态电磁场工具Q3D、三维全波电磁场工具HFSS，以及PCB板级SI/PI/EMI仿真工具SIwave,协同进行电路和电磁场仿真，方便地对PCB、数模混合电路和高速串行通道的时域和频域进行仿真分析，得到信号波形、眼图、同步开关噪声（SSN）、同

25、步开关输出（SSO）,电源/地的波动、数模干扰等分析结果，高精度地完成Gigabit传输通道、高速存储总线和EMI/EMC设计。3.3.3Designer在信号完整性分析中的作用Designer作为ANSYS高速电路仿真工具和集成化管理工具，在信号完整性分析中的主要作用体现在以下几点：1设计输入和管理Desinger由灵活易用的原理图、版图编辑模块和高精度、大容量的可视化电路仿真引擎模块组成。能够导入主流的ECAD版图设计工具（Cadence、MentorGraphics、Zuken和Altium）生成的ODB+格式制造文件，或者IC宏模型、GDSII或者DXF版图。Desinger强大的设计

26、管理功能保证设计者能够将S参数、W-Element、HSPICE、Spectre和IBIS作为电路原理图部件，直接应用在同一原理图中，完成行为级、电路级和系统级的仿真。2电路仿真能力Designer电路仿真器为线性和非线性电路仿真提供了晶体管级精度，以及超强的仿真规模和收敛性。电路仿真功能包括：（1）直流，交流，瞬态分析；（2）单音多音谐波分析，振荡分析，时变噪声分析，相噪分析；（3）包络仿真，牵引负载仿真，周期传递函数分析；（4）统计分析眼图：1）VerifyEye：使用统计算法对串行互联进行眼图分析的一种新方法。相对传统暂态算法而言，仿真速度极大提高，并且保证仿真精度。2）QuickEye

27、：基于线性叠加，使用快速卷积算法在数十秒内完成用户定义的数百万位数据仿真。使用峰值失真分析（PDA）选项，QuickEye会自动找出造成最大通道衰减的最坏激40404040333）IBIS-AMI:与QuickEye/VerifyEye类似的快速分析算法。厂商编译后的器件库内可包含均衡（Equalization）、串扰和时钟恢复（CDR）单元。3动态链接Desinger提供与PCB和三维电磁场设计工具SIwave、HFSS的双向动态链接功能，如图3.16所示。Designer可以直接将SIwave和HFSS的仿真工程链接进Desinger设计中，作为一个部件进行电路仿真和优化；电路仿真器仿真电

28、路和系统的瞬态波形、仿真结果可以通过激励推送方式，输出到HFSS和SIwave中，得到系统实际工作状态下的电磁辐射和传输特性。【:二三AN5YS肿肌EPushExQlWlQnLinkE食【:二三AN5YS肿肌EPushExQlWlQnLinkE食fAnjwcftDeuurwr.*忖twciiii:图3.16双向动态链接404040403340404040333.3.4工作窗口Designer基于Windows操作风格的界面，将项目管理窗口（ProjectManager）、电路编辑（scheme），以及属性（property）、信息（message）、进程（process）等辅助窗口集成在一个界

29、面下，如图3.17所示。所有的操作都可以通过菜单、工具栏、对话框、鼠标右键等方式快捷完成，如图3.18所示。40404040330Q臥LJr.-.V*nmidMkHRiidn*.hli*UcihAjmamVi4Li!FhMwiiwinhinLLMhhhANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33PropertieswindowChangeto10in图3.18快捷的操作pmSave白jCtrl-S迢PropertieswindowChangeto10in图3.18快捷的操作pmSave白jCtrl-S迢EnnlL1friitSptiniiOfliiginu.弋rrcuitOni

30、gn；禺IftMrtt诞蔬站用皿tinlcfl,dtcrDeugtiinitnGotrrieiUI：ioniFile-rajclVmdblcsPYCjeclOAEftKAl.-RerviPKCUhum厚用ivhmn十图3.19选择technologyrEr-90diOaMSAJumfEr-5B|0(E5rshEd-44tarashchO5w,J$FlJldffiOvKh.ewerUSRTdud|Er-22tJ0090richD&hcqper阿RT_gWl*(Er-I炳Q阿忆眄诞CflSW:MSRT.djod6DI(J|ET0.2|C025nch95iKcmpwFCSiPCSS-tS-MSL-恥

31、marEryO：mandh.oM$LAJbg阳冷理Q：曲疋民沖SLFR1(ErM叩展03Jnch.05wcwr轧FR4|Er-44FOO&OrKhcom脚?L-RF.irtrirEn?J0|(li0!IOrwK95MWWtLRT.d曲d|Er-2ZfltflffiflndnD5mcwper$LRT_4ISJ10liMQ2)0010ftcK05-tw*p3.3.5基本操作Designer在安装完成后，出现如下图标。F后，选择需要仿真的电路类型。对于绝大多数SI问题，都使用图形化电路仿真器，因此选择ProjectInsertInsertCircuitDesign，或者图标*弋。弹出如图3.19所示

32、的对话框，在Technology中选择None。匚恤qtmL轉訓TvchrwlofyANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33打开的电路编辑环境中，在左侧的项目管理器中，第一栏project是当前设计状况显示，第二栏component中是Designer自带的器件库，第三栏serach用于搜索器件模型。用户可以导入自行获得的SPICE或IBIS模型库，选择ToolsImportSPICEComponents/IBISComponents，如图3.20所示。Designer中库的管理是分级的，包括系统库syslib、用户库userlib和个人库personallib。关于库的路

33、径，可以在ToolsOptionsGeneralOptions中指定。导入的器件库放在项目管理窗口的Definitions下的components中，选择导入的模型，直接按住鼠标拖进电路中即可，如图3.21所示。如果需要导入电磁场仿真模型或者S参数结果，可以从菜单ProjectAddModelAddNportModel/.进入，指定动态链接模型路径和文件名。这时导入的模型放在项目管理窗口的Definitions下的Models中，同样以拖拽方式放入电路图中。模型互联可以用采单DrawWire命令实现，或者拖拽器件使管脚相互接触后松开鼠标，再移动就可以。TnipiiLEl-ilrL&okri：|

34、iL&okri：|iIinrr皿m(ilf.佔nmultcLmdr.DArnp(e.-tdFimuk5a5triplin,ri&4U5dl.jpBufferImportFinImportN：=JT|hbbramI/OcluckinputMctwricIiQ_0DT50SelectAllDeselectAllCre：CornponerLtnvertSelectp图3.20;导入N：=JT|hbbramI/OcluckinputMctwricIiQ_0DT50SelectAllDeselectAllCre：CornponerLtnvertSelectp图3.20;导入SPlCE或IBIS模型库（左

35、%出|SPCEIkdKBturcrjpe：)Iij_HAU_LiIiT_5LiSpiCE，五：导入IBIS)weIiQHAUOUT15D二Anah舸FfrAtt-ipiie-|.MA-SetmrnVfLCErfrtcl；Linrr主工-LHA,ehrrrUfidANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33勺雪tiititQ曲迪口鮒直.中H(勺雪tiititQ曲迪口鮒直.中H(JJLinur1LWA*日2JMnfnniLjCjOTTWWt*2LNAQLNAnpincjncm_icau4，选择仿真类型，如图3.22所示。然后执J帮助IfdleEditeProjectDtawSctw

36、mdKCircudTocftWrndMHelpPeject疋亦Pm*OscillatorAnalysis(1-Tone)OscillatorAnalysis(N-Tane)DCAnalysisLinearNetworkAnalysis亀PasteCtrt+V勲AnalyzeF101AddNexximSolutionAddNexximSolutionOptions.Peject疋亦Pm*OscillatorAnalysis(1-Tone)OscillatorAnalysis(N-Tane)DCAnalysisLinearNetworkAnalysis亀PasteCtrt+V勲AnalyzeF10

37、1AddNexximSolutionAddNexximSolutionOptions.AddAlterBlockr.二:图3：22:建立分析NameMODELTYPE忖RMODELLMODELGMODELAdd旦SPICESolutionSetupAddHSPICESolutionOptionsImpartSofutionr.BrowseSolutions艺r_striplinE_non_u3iul_stripline_non_cau.g_stripline_non_ca.TransientAnalysisTVNoiseAnalysisEnvelopeAnalysisPeriodicTrans

38、ferFunction(PXF)VerifEye(StatisticalEye)AnalysisQuickEyeAnalysisAMIAnalysisANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33仿真结果可以选中项目管理窗口的Results项，或者鼠标右击选择CreateStandardReportRectangularPlot，生成报告，如图3.23所示。XYPlot1图3.23生成报告125.00100.00200.00300.00500.00600.00_.00TimepsAnsoftLLCwt牙2=00鬧075.00250.0034SIwave软件、ic封装、XYPlot

39、1图3.23生成报告125.00100.00200.00300.00500.00600.00_.00TimepsAnsoftLLCwt牙2=00鬧075.00250.0034SIwave软件、ic封装、SIwave使用RAVLv1P等进行信号完整性（s|分析高速B单板和复杂牙075.003.4.1SIw|ve概述-SIwave是AN以及电磁干扰（EM|IC封装上的谐振、反场辐射。适用于精确快速分析包含大规模复杂电源、地平面的PCB和封装-设计，SIwave采用混合场求解技术，适合对多层平面结构PCB和封装结构提供直流、频域、时域分析，如图3.24所示。艮元、同步开关噪声、电源/地弹、直流电压/

40、电流分布、近场和远30.00ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33342功能简介SIwave可以帮助工程师进行从DC到10Gb/s以上的信号、电源完整性、电磁辐射分析，从PCB或封装设计版图中直接提取信号网络和电源分布网络的频域电路模型，输出到Designer等SPICE兼容的电路仿真器当中，再结合芯片的IBIS或SPICE模型，确认信号和电源完整性问题。也可以设置电压或电流激励源，仿真PCB或封装的远场和近场电磁辐射特性。与Designer动态链接，可以导入实际工作信号的波形，进行精确的信号噪声辐射和干扰。SI

41、wave还可以利用IC晶片（Die）网络建模器，对晶片上的硅效应进行建模，或者引入ApacheRedHawk生成的晶片模型进行同步翻转噪声（SSN）分析。SIwave的直流分析得到的功率损耗，还可以ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33作为热源导入到ANSYS作为热源导入到ANSYS热仿真工具当中，进行精确的热仿真。ANSYS信号完整性分析与仿真实例AllegroCadenceAPD*Synopsy3EncoreZukenCR500DMentorGraphicsBeardStationMenlorGraphicsExpedtionMenlorGraphicsPADSLa/

42、Qul开关噪声的仿真。此外，SIwave的谐振分析可以在设计初期，帮助设计师找到并抑制由于层叠和布局带来的潜在电磁振荡危险，利用与Designer电路仿真工具的双向数据连接功能，加入实际信号的波形作为干扰源，仿真PCB单板或封装的噪声分布、近场和远场辐射等指标，仿真和优化PCB和封装的电磁兼容性能。除了仿真，SIwave还具备版图和电路编辑功能，通过改变层叠、平面形状、走线，以及无源RLC器件值，仿真这些因素对于信号、电源完整性和电磁辐射的影响，从而优化设计性能。自带的电源完整性优化工具PI_Advisor还可以在设计前规划电源网络去耦电容的选取和位置，在设计后进行电容成本、数量和性能的优化。

43、3.4.4工作窗口SIwave基于Windows操作风格的界面，将版图编辑（LayoutEditor），网络浏览（Nets）、器件浏览（Components）、层叠显示（Layers）,以及属性（property）、信息（message）、进程（process）等辅助窗口集成在一个界面下。所有的操作都可以通过菜单、工具栏、对话框、鼠标右键等方式快捷完成，如图3.25所示。ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章333.4.5rrtrCthcciLayoutEditor*XSIwave的工作窗口Components唯MessagesStatusbarkxK3.4.5rrtrCth

44、cciLayoutEditor*XSIwave的工作窗口Components唯MessagesStatusbarkxKdxxxyiILILl-p广厂1.1厂FSIwave在安装完成技桌面出现如下图标。?打开后，首先需要通过菜单FileImportANF导入第三方PCB或封装设计通过AnsoftLinks接口输出的anf格式中间文件。导入的PCB或封装数据会与Layout设计环境中的保持一致，包括网络、器件、层叠、键合丝、布线和平面。Harq|GsndwMrLmUrrlT*lrrij4arT眩）Bauch3!Mt)C1。Harq|GsndwMrLmUrrlT*lrrij4arT眩）Bauch3!

45、Mt)C1。|MJtUHMANEDJCElKTflKiFR4jpwQ:DNQ1ClfteCTAJC$FIU44口韓B$口L7I别1Q0C72HJ:DmQ1UWWHbD用$册gs帀Gd4a忖D.J3BAEMETALQ721Q0QHJDHJ11UNMAKIED1?0E1KTWCGST01则0B131*Urfcu护FrrirfciwjMd/DrieicL皆阖Dde%StketEdLJW5Cok)r一UtDCWtTi*nriXtrt=*v|a*uMiitNum片图:3.26层叠编辑，窗口牡TbckneM|i!31Rfa4&诧Tffl*|kfm.创LWwteRoteEditSelectedLj怦阖Ldt

46、HBZProperBti;|LHItpi3Cmcd4646464633ANSYS信号完整性分析与仿真实例如果是封装或SiP设计，有wirebonding层，执行菜单EditBondwireModel设置键合丝属性，如图3.27所示。ANSYS信号完整性分析与仿真实例BondwireEditor-TypicalBondwireLen:1119.43rnkrons4646464633464646463313口ndwireEdiftar-TypicalBandwireLcn:1119.43micr口SlubJEDEC4-PorfJEDE匚5SURFAHZlSkrtchM焊球、SolderBump和过

47、孔焊盘编辑,提示输入参数即可。执行菜单EditCircuitElements,或者择Local类内的某款器件，如图3.28所示器件属性，如图3.29所示。图3.27BondwireLayer:|SURFACE三|Model:|jEDEC4-Point三|ComponentProperties，就可以编辑degree#beta:degreesComponents仿修正-元仿SimulCapacitors申屆jfMX+XJohanson+XKemetLocal+|XCAPACITOR+|XCAPACITOR+|XCAPACITOR+|XCAPACITOR+|XCAPACITOR因区fihMurat

48、a+师fitPanasonic由区盟SamsungS-|5f算Sanyo图&S-|X.TDK前-菜单二T开路、短YUD或设置，常常默Inductors二有错误PortsCDR02CDR04CDR06CSR13BCWR06-10Vf47rl0%SupportLayer:|T0P_C0ND3ProfileAcrossXY-PlanepacitorParametersTermiriationIMl|SURFACEFaradsHenriesOhms丿检查，SIwaVe会自动检查、定位并tionOptions,进行有关电磁场有限e中没有添加任何激励和端口时，在析中输入最高频率，如ANSYSANSYS用于

49、信号完整性分析的EDA软件第3章33ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33图3.31所示，就可以开始仿真了。仿真完成后，结果通过执行菜单ResultsResonantModesfResonantModeSim1ViewResults打开，显示了PCB或封装的谐振频率点，如图3.32所示。SimulationGlobalOptionsPlaneVoidMeshing:ionQAutomaticallydeterminewhichvoidstomeshgatleastCoplaneAutomatic厂Intra-planeSplit-planeMultiprocessingC

50、avityfieldpTraceNumberofCPUstouse:WavelengthmjQPerformERCdurin选择某两个相邻平面层，如图单击Comput计算出每3.33所示,6.9157331711.0716007813.1721602513.5620310014.033776740.9035342950.5675046350.4770049250.4632923570.44755931624.32265290033.23449160037.92326580038051931100Cross-talkthreshold:ourceslcluded.沁hp

51、orts0.0066479740.0079484300.0082870480.008474609显示谐振频率点CouplingPFrequency|4E+09SolverTracereturncu厂IncludeVoltageIntroduceinfinibMeshRefinementSimulationname:ResonantModeSim1FindModesinFrequ已门cyFlangeMinimumFrequency:p；5520E+O0HzRestoreFlecommeridedMinimumFrequency硬UseHPClicensingHPCPool场有限元仿真的设置HPC

52、PackMaximumFrequency图3.31谐振分析设FreqGHz|Im.Freq(GHz)|k0.3299737330.5202642030.6284892310.6470913100.669S3S&B.32II.%血妙dllmncebetween曲悬im|L2|lj71:斗I计5A或者li.iMitnwU-9S3S3846tipotrtimzDQI1ffiKM73图3.33选择两个相邻两平面层IWII妣如CircuitElementsAddPort对于关注的信号和电源网络，可以可络的SYZ参数。执行匚Components/Generateon|恥讪|1世?|1叶如|0357511&

53、5310冷皿aD.旳祜n曲5ementsGenerateon晒I逐關i-utnan如RfrrunitMarfc-Rc-ieIEsANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33SelectedNets.，可以通过Layout编辑界面手工添加端口，或者选中Component窗口中器件,Net窗口中的网络自动添加端口。执行菜单SimulationComputeS-,Y-,Z-parameters.，如图3.35所示，输入仿真频率范围、取点数目，就可以提取信号和电源网络的寄生参数。ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软

54、件第3章3330oiod.ic48Wql*EWWw-WWAwhLLC10.M0t0o00SYZSweep1ZPtot1图3.36浏览SYZ参数SweepSensitivitySimulation仃ame:一FrequencyRangeSetupAddAboveAddBelowDeleteSelectionPreview,打开SYZSwmp1SPitfl1仿真结束后，执行菜单CSIwaveReporter浏览SYZ参数_SweePW槪一计算SY.DisscreteSweep.icKResultsSYZSYInterpolatangSweep攵，如图3.36所示。ErrorTolerance:r-

55、C，-U-MU-UMRIL._uu.ii-StartFreq/HzStDpFreq/HzINum.PointsDistribution10止弋9200Linearveep1PlotiMagniude/PhasIE-10SetFWSgenerationparametersANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33如果还需要时域仿真，执行菜单ItemResults-*SYZfSYZSweep1fComputeFWSSubcircuit.,得到图3.37。将仿真结果输出到Designer或其他SPICE兼容格式的模型，就可

56、用于电路仿真。ComputeFullWaveSPICESubcircurt2S1Filename:|s：iAave_buard_fA5：Browse.rFullWaveSPICESubcircuitFormatFoleeroFittingOptionsFHSPICErMaxwellSPICECPSPICESpectreCNexxim/HSPICESelementCNexximSSSSirnplorerUsecommongroundforSpiceoutput厂LaunchDesigner图3.37计算全波SPICE子电路在Designer当中，提取的PCB信号线参数模型作为一个到电路图3.38

57、，实现过冲、反射、串扰和时序等仿真，结果paVxtkl士50-图3.38电路图Desiredfittingerror:10.500000%Maximumorder:|400PassivityGDonotenforceEnforceusingconvexoptimizationalgorithmEnforceusingpassivity-by-perturbdtionalgorithmState-SpaceFittingAlgorithmCIterativerationalfunctionColumnFittingOptions*器件，加上激励源和负载后，得如图3.39所示。口mnatatime

58、(producesfewerstates)VoutR4AA/VR5Vtkx2ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33XYPlotXYPlot1CurveAnaoftLLCliM-rANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33ANSYSANSYS用于信号完整性分析的EDA软件第3章33TrsnicrilVfVtiul)Tr-ni&ierilTrui&icril阳EMTriaierilQ.m仿真结fl.關一idmTinier|it3|ANSYSANSYS信号完整性分析与仿真实例ANSYSANSYS信号完整性分析与仿真实例33ANSYSANSYS信号完整性分析与仿

59、真实例ANSYSANSYS信号完整性分析与仿真实例33对于一组总线的（包括一组信号线和电源网络）的大规模电路仿真，SIwave推荐使用SIwizard自动实现多端口添加、参数提取、模型导入、仿真设置，快速实现场路协同仿真。3.5Q2D（以前称SI2D）/Q3D软件Q2D/Q3D概述随着器件的高速和高集成化发展，反射、传输延时、串扰、抖动等信号完整性问题越来越突出，需要精确求解传输线、电缆的宽带寄生参数。Q2D/Q3D是用于PCB、芯片封装和电源模块设计的二维/三维寄生参数提取工具。可以计算任意导电结构上寄生的频变电阻、电感、电容、电导参数。准确地提取这些寄生参数对于仿真和验证高性能封装、连接器

60、、汇流排和电力电子转换器等复杂结构的性能非常关键。功能简介Q2D（SI2D）/Q3D提供二维和三维建模、电磁场仿真和结果后处理集成化环境，从设计中提取RLGC参数，并得到电流分布、电压分布、CG和RL参数矩阵。软件能自动生成多种格式的网表，包括SML（Simplorer格式）和SPICE模型，用于信号完整性和电磁兼容等领域的仿真。Q2D/Q3D还可以生成代表器件或无源互连网络的多端口网络参数的Touchstone格式的S参数。通过动态链接AnsoftDesinger和Simplorer，仿真这些频变效果，还可用于提取大功率汇流排、电缆和大功率逆变器/转换器封装的电阻、自电感和电容参数，在Sim