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Ansys 3DLayout PCB TDR仿真与过孔优化手把手教程
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2023-04-18
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17页
Ansys仿真系列,本文详细讲述如何使用Ansys对PCB走线以及过孔仿真、TDR查看以及阻抗优化。本文内容较为详细,操作步骤环环相扣,操作遇到的问题也在文章中列出,以便参考者避坑,感谢大家支持
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基于 Ansys 3DLayout 的 PCB TDR 仿真与过孔优化
一、TDR 仿真及过孔优化基本流程
3Dlayout 相对于 HFSS 建模有很多的优势,比如 port 口设置更加方便快捷,蚀刻因子
的设置非常方便,对于传输线建模更加准确。以下 PCB 优化 Flow 是以 Ansys 3Dlayout 仿真
工具为基础进行。
使用 Ansys 进行 TDR 仿真以及过孔等优化的一般流程依次为:导入.brd 文件、叠层设
置、图形切割、Port 口设置、网络部分收敛精度设置、扫频设置、运行仿真、Report 查看
TDR。
二、仿真设置以及操作步骤
1、导入.brd 文件。
Ansys Electronics Desktop 工具支持直接导入.brd 文件。但是在高版本下不支持,导
入时会出错,因此先使用 2017.1 版本的导入,然后再另存为一个工程,使用 2021 版本的打
开:
2、叠层、DK/DF、蚀刻因子设置
1)使用 2021 版本 Ansys Electronics Desktop 打开刚才保存的工程。点击快捷图标 ,
或者在 Layout>Layers…,单击进入叠层设置界面。
在叠层设置界面设置好层厚,层厚可以直接写入参数,也可以参数化设置,如$top_thick,
然后回车,然后再弹出的界面中输入默认的参数即可:
2)修改材料 DK、DF 信息:
3)修改蚀刻因子:
信号层传输线需要设置蚀刻因子。传输线在加工蚀刻时表现为下宽上窄(polar si9000
中的 W1,W2 线宽),如果不设置蚀刻因子,TDR 组将会偏低。可以按照百分比设置,微带线
一般加工后 W1-W2≈1mil,带状线 W1-W2≈0.5mil。
按照一般信号信号线宽推算,微带线 percent 建议设置为 80,带状线 percent 建议设
置为 90。设置时按照叠层位置注意选择 Etch top 或者 Etch bottom,蚀刻因子的值设置为
2.5。
3、图形切割
对于过孔,pad,电容结构的 TDR 分析需要截取出单独的部分。截取后仿真尺寸变小,
仿真做 Mash 的时候网格更少能很大提高仿真效率。
切图的一般步骤:
1)选中 Postprocessing 图层。
2)选择 Draw rectangle,选择要截取的地方,注意截取部分的尺寸不能太小,两边的
宽度大于 10 倍线宽,如果周围有其他杂线或者过孔可以删除。
3)选择 Cutout>Create New project>disable Filter geometry by net>OK
切割后的截图如下:
切图注意事项:
1)在截取图形时尽可能满足十倍线宽的间距要求,因为切图尺寸对后续设置 port 口尺
寸有影响。
2)传输线与截取的矩形框必须垂直,不要在信号 45 度走线或者做差分补长的地方截取。
因为如果不垂直截取可能会导致截取后信号不完整,也会导致后续仿真无法在传输线位置设
置 Wave Port。
4、Port 口设置
按照不同的结构设置不同的 Port 类型。目前 PCB 上的 TDR 优化主要是针对于三种结构:
换层过孔 、AC 电容 、BGA pad。对应的 Port 设置也不同请见下表:
平面视图
侧面视图
Port 属性
换层
过孔
传输线两端截
面 设 置 wave
port
AC
电容
传输线两端截
面 设 置 wave
port
BGA
Pad
pad 位置设置
Gapport
传输线截面设
置 wave port
1)HFSS 3D Layout Port:Gap port、Wave port、Coax port。
Gap port 就是典型的 lumped port(集总端口,激励以电压或电流形式来等效波端口,
需要指定电压存在的两个点),需要指定正端口(传输路径)和负端口(回流路径),对传输
线仿真时 Gap port 可以转换为 wave port,在 port properties 中设置。或者选中两个 gap
port 右键选择 Couple Edge Port 也可以转化为差分 Wave Port。
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小珊珊的李先森
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