仿真应用 | PCB设计的信号完整性仿真

SIwave，是面向电源和信号完整性仿真以及IC/PCB封装、EMI分析的专用工具。可以解决电子设备中的供电系统和高速通道问题。它可以无缝连接EDA数据，导入多种格式的文件。SIwave有PI和SI自动化仿真流程向导，用户能够快速上手。

Circuit Design，是系统电路仿真平台。支持多种芯片模型导入及分析，芯片均衡等配置分析，可以实现与Ansys电磁场工具的无缝链接，系统眼图误码率分析，有专门针对高速链路的仿真算法。

信号的特性可以从时间特性和频率特性两方面来描述，时域和频域反映了信号两个不同的观测面，相应的电路分析也存在时域分析和频域分析两种方法。

Ansys产品可以满足时域和频域仿真的各项需求，包括时域的眼图、TDR反射，频域的S参数抽取、串扰扫描等。

1、SYZ参数抽取

可用来提取端口的SYZ参数。SYZ参数在信号的反射与阻抗匹配方面十分重要，通过S参数还可以计算出信号的延时，分析信号传输的谐振等。操作如下：在SIwave中选择需要分析的网络，然后定义端口，设置扫描频率，即可运行仿真。仿真完成后还可将S参数模型导出，以在Circuit Design或者其他软件中使用。

创建端口

设置扫描频率并运行仿真

2、TDR，时域反射

TDR测量是利用信号的反射得到链路中的阻抗变化。阻抗难以通过直接测量得出，但电压可以通过测量得到。阻抗变化会导致被测点电压随着时间变化，根据变化的时间点以及电压大小，可以计算出不同位置的阻抗。

TDR阻抗测量利用信号的反射得到链路中的阻抗变化

TDR的仿真设置如下，先选择需要分析的网络，设置端口和阻抗，设置扫描频率，运行仿真。查看仿真结果。

选择需要分析的网络

设置端口

设置阻抗

仿真设置

TDR仿真结果

3、串扰 Crosstalk

串扰的原因是导体间通过电场与磁场发生耦合，信号线的能量传递到相邻的另一根信号线上，会造成边沿的抖动，幅度噪声，影响信号质量。信号线的两端都会受到影响，其中靠近干扰源的叫做近端，远离干扰源的为远端。

测试的方式是选择相邻两根信号线，添加端口构建一个四端口网络。然后提取网络的S参数，将模型导出。随后在Circuit Design中搭建仿真电路，进行协同仿真。步骤如下：

选择信号线，添加端口

抽取S参数

S参数曲线

导出S参数

在Circuit Design中搭建电路

进行仿真设置，运行仿真。仿真结果如下图，四个曲线分别是输入输出信号，近端和远端串扰。可以观察输出信号的质量，分析串扰的严重程度。

4、眼图

眼图是将不同时段的信号边沿与电压幅度叠放在一起形成的，可以整体上直观地反应时间上的抖动与幅度上的噪声。利用提取的S参数模型在Circuit design中搭建电路，进行时域的仿真，然后查看眼图与信号波形，评估信号的质量。

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  通讯行业高频专题

 

课程亮点

专题包含：5G研发中的仿真技术及Ansys解决方案、PCB设备系统EMC仿真思路与Ansys软件应用。

 

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