cadence电源完整性仿真步骤

### Cadence电源完整性仿真步骤详解 #### 一、设置电路板的参数 在进行电源完整性仿真之前，需要先设置电路板的基本参数。这些步骤确保了后续仿真的准确性。 ##### 1.1 调用设置向导 在Allegro PCB PI610中打开待仿真的电路板文件。通过菜单栏中的“Analyze”选项，选择“Power Integrity”来启动电源完整性设置向导。点击“确定”按钮后，设置向导将会出现，引导用户完成各项设置。 **图1-2:** 电源完整性设置向导 ##### 1.2 板框 (Board Outline) 点击向导中的“Next”按钮，进入到“Board Outline”页面。这里需要定义电路板的边界轮廓。如果电路板的边界轮廓不完整或未定义，系统会在向导界面上方显示相关信息提示。完整的板框对于后续的布局和电源平面提取至关重要。 **图1-3:** Board Outline窗口 ##### 1.3 Stack-up 设置 继续点击“Next”，进入“Stack-up”设置页面。这里需要定义电路板的叠层结构，包括各个层之间的相对位置、材料属性等信息。叠层信息对于计算电源平面之间的相互作用非常重要。如果电路板没有定义叠层结构，或者叠层结构中缺少平面层，系统也会在界面上方给出提示。 **图1-4:** Stack-up窗口 在该界面中，可以通过“Edit stack-up”调整叠层关系，也可以通过“Import stack-up”从其他设计中导入叠层信息。界面右上方会显示当前叠层的示意图，通过勾选“Physical view”可以让各层按照实际的比例显示出来。 **图1-5:** 叠层视图 ##### 1.4 DC Net-Plane Association 继续点击“Next”进入“DC Net-Plane Association”页面。在这个阶段，需要为每个电源平面分配DC电压值。每个分割平面（shape）都会有一个与之关联的DC网络，这对于后续去耦电容的选择和仿真非常关键。 **图1-6:** DC Net-Plane Association窗口 ##### 1.5 DC Power Pair Setup 点击“Next”进入“DC Power Pair Setup”页面。这里需要指定哪些平面是电源平面，哪些是地平面，并且将它们配对。每个地平面可以被多个电源平面共享，但每次仿真只能分析一对电源/地平面。 **图1-7:** DC Power Pair Setup窗口 在“Plane1”和“Plane2”栏中分别选择要分析的电源平面和对应的地平面。选中的平面对会在右侧的叠层视图中高亮显示。点击“Add”按钮即可创建对应的平面对。 ##### 1.6 选择去耦电容 点击“Next”进入下一步骤。在这一环节，需要选择合适的去耦电容。去耦电容的选择对于减小电源网络的噪声、提高系统的稳定性至关重要。 **图1-8:** 选择去耦电容 ##### 1.7 选择电容模型 点击“Next”进入最后一步。在这里需要选择具体的电容模型。不同类型的电容具有不同的电气特性，因此选择合适的模型对于准确仿真至关重要。 **图1-9:** 选择电容的模型 完成上述设置后，点击“Finish”完成电路板参数的设置。此时会弹出“Power Integrity Design & Analyze”窗口，准备好进行电源完整性仿真。 #### 二、单节点仿真 单节点仿真是为了验证所选择的去耦电容是否能够在所需频率范围内维持目标阻抗。在单节点仿真中，Allegro PCB PI610会将所有去耦电容和电压调节模块连接起来，并用1Amp的交流电流源并联之，等效电路如下： **图2-1:** 单节点仿真的等效电路 在“Power Integrity Design & Analyze”窗口中，根据所需的参数设置（如偏置电压、电源的纹波系数、最大动态电流以及所选的去耦电容）计算出电源层的目标阻抗。 1. 在“Power Plane Pair”列表中选择一个电源平面作为仿真基础。 2. 在“Ripple tolerance”栏输入纹波系数（噪声裕量），在“Max delta current”栏输入最大动态电流。 3. 确定要仿真的电容数量。 4. 完成设置后，点击“SingleNode Simulation”进行单节点仿真。 **图2-3:** 单节点仿真波形 仿真结果将以阻抗-频率曲线的形式显示，从中可以看到加入去耦电容后，电源分配系统的阻抗如何变化。例如，在30MHz附近，没有加入去耦电容时，阻抗峰值约为12Ω；加入电容后，该峰值降至0.1Ω以下，证明电源分配系统在445MHz范围内很好地满足了目标阻抗的要求。 #### 三、多节点仿真 多节点仿真是在单节点仿真的基础上进一步扩展，以更全面地评估电源网络的性能。 ##### 3.1 网格化电源平面 在进行多节点仿真之前，需要先将电源平面进行网格化处理。这一步骤是为了更好地模拟实际电路板中电源网络的分布情况。 ##### 3.2 设置多节点仿真的参数 与单节点仿真类似，需要设置多节点仿真的相关参数，包括但不限于偏置电压、纹波系数、最大动态电流等。 ##### 3.3 放置元件 在仿真前，还需要放置好所有相关的元件，包括去耦电容、电压调节模块等。 ##### 3.4 进行多节点仿真 完成上述准备后，就可以进行多节点仿真了。多节点仿真的结果更加接近实际情况，能够提供更为详细的电源网络性能分析。 通过以上详细的步骤，我们可以有效地利用Cadence软件进行电源完整性的仿真，确保电路板设计的质量和可靠性。这些步骤不仅适用于特定的设计项目，也是电源完整性仿真领域的通用指导原则。