Altium Designer学习—如何进行SI仿真

 Altium designer 如何进行SI仿真。

1、仿真电路中需要至少一块集成电路;

2、器件的IBIS模型;

3、在规则中必须设定电源网络和地网络;

4、建立SI规则约束;

5、层堆栈必须设置正确，电源平面必须连续;

建立的文件必须是一个工程，并把相应的文件放在工程目录下，建立原理图设计，建立PCB设计。搭建相应的IBIS模型，设定电源和地的规则，建立SI规则约束，并将层堆栈设置正确，电源平面连续。

对于SI仿真，可以是原理图仿真，可以是PCB仿真，

下面就实际操作一下如何利用Altium来实现对集成电路的SI仿真工作。首先要打开一块单板，单板可以是系统自带的，也可以是自行设计的。笔者打开一个自行设计的单板如下所示：

(1)首先设置好层叠设置，选择Impedance Calculation…，配置板材的相应参数，这里选择默认值，如下所示：

 

 

当遇到个别原理图元器件符号并未放置在PCB版图设计，用户可以利用Altium Designer提供的器件关联功能，即菜单Project -> Component Links命令;在PCB版图设计SI分析中，未布线的网络将采用曼哈顿(Manhattan)长度算法计算引脚间的传输线长度。

(2)设置信号的激励，如下图所示：

 

 

(3)设置电源和地网络

(4)进入到仿真界面，tools —-signal integrity，如下图所示：

 

 

打开模型信号完整性配置界面后，有几种状态需要了解，如上图所示。

点击Analyze Design…，弹出下图

 

 

点击Analyze Design…，出现如下图所示：

 

 

可以选择一个网络，点击右键—detail查看详细的信息。

 

 

下图对一个信号进行反射和串扰分析

反射分析

比如选择SD_CLK，点击>按钮，然后点击右下方的reflection按钮，进行反射分析，右侧方框内部可以对发生反射的信号进行阻抗匹配，包括串行，上拉电阻，下拉电阻，戴维南以及阻容和二极管匹配等，如下所示：

 

 

 

 

对于信号若是会发生反射，可以选择串接电阻，在扫描步数可以设置，这里保持默认，如下图所示：

 

 

再次进行反射计算，如下图所示，会列出以步数为10的所有情况，选择合适的阻值，串接在PCB板上即可。

 

 

串扰分析：

在SD_CLK信号上右键选择Set Aggressor设置干扰源，如下图所示，然后点击crosstalk得到下图的串扰分析

 

 

 

 

 

根据上述的结果可以对可能会产生串扰的情况进行重新布局改进。理想的布局结构如下图所示：

 

 

高速信号的布线规则：

3w原则

这里3W是线与线之间的距离保持3倍线宽。是为了减少线间串扰，应保证线间距足够大，如果线中心距不少于3倍线宽时，则可保持70%的线间电场不互相干扰，称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W规则。

20H原则

这里的H指的介质厚度，H即电源和地之间的介质厚度。是指电源层相对地层内缩20H的距离，是为抑制边缘辐射效应。在板的边缘会向外辐射电磁干扰。将电源层内缩，使得电场只在接地层的范围内传导。有效的提高了EMC。若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地边沿内;内缩100H则可以将98%的电场限制在内。

对高频信号回流的理解不能有一个思维定势，认为回流必须完全存在于信号走线正下方的参考平面上。事实上，信号回流的途径是多方面的：参考平面，相邻的走线，介质，甚至空气都可能成为它选择的通道，究竟哪个占主要地位归根结底看它们和信号走线的耦合程度，耦合最强的将为信号提供最主要的回流途径。比如在多层PCB设计中，参考平面离信号层很近，耦合了绝大部分的电磁场，99%以上的信号能量将集中在最近的参考平面回流，由于信号和地回流之间的环路面积很小，所以产生的EMI也很低。

 

避免信号线跨越地平面分割壕沟和接插件。板子的空余地方，尽可能大面积敷铜。而且要保持与地平面低阻抗良好连接。