還在為過孔建模頭疼嗎？人家都在這么做

2016-12-11 by:CAE仿真在線來源:互聯網

如今,SI工程師越來越多地使用EDA軟件來幫助評估PCB過孔。EDA仿真流程一般分為Pre-Layout(前仿)和Post-Layout(后仿)兩個階段。前仿即在未進行布板之前,使用EDA工具自帶的一些模型(如傳輸線,過孔,連接器等)來進行前期的評估,有助于指導后續的布線。后仿則是指將完成的版圖導入進EDA工具中,利用電磁場的方法去求解S參數,TDR等指標來更精確地評估已經完成布線的設計,從而可以及早地在投版之前發現一些問題并且更正,前仿和后仿的流程極大地提高了SI工程師的效率。

目前市場上主流的一些仿真工具都可以進行前仿和后仿,但是在這些軟件中進行過孔的建模成為了SI工程師比較頭疼的問題。這些仿真工具自帶了一些過孔的模型,單都過于簡單。如果要進行復雜過孔模型的建模,就必須要自己畫圖建模,但是這個過程是比較痛苦的,沒有豐富CAD經驗的工程師可能需要花上很久的時間。目前,大公司SI工程師評估PCB過孔的首選是一款來自國產EDA公司芯禾科技的ViaExpert工具。今天小編來帶領你全面了解一下:

在前仿階段,ViaExpert提供了很多經典的建模模板。通過這些模板,我們可以很方便地將過孔模型建立起來,如圖1所示,ViaExpert提供了差分過孔,表貼器件,AC電容,BGA球,過孔陣列等模板,我們選擇其中的“Model With SMA”作為范例。這個模板支持過孔上面連接SMA連接器的情形。

圖1

隨后就會出現參數設置的界面,如圖2所示。我們在此選擇加入兩個SMA Package。在這個設定界面中我們可以設定PCB層數,編輯PCB版的Stackup,信號過孔的坐標等參數。

圖2

對于每個SMA Package參數的定義,在選擇所要編輯的SMA Package以后點擊“Edit”,就可以喚出編輯菜單,如圖3。在編輯菜單中,可以很方便地定義過孔所連接走線的所在層,線寬,線長,信號孔焊盤,接地過孔的圈數,個數,相對信號過孔中心的半徑,角度,接地孔焊盤等諸多參數。并且這些參數都可以設置為變量,便于進行參數掃描和優化。

圖3

在本例中,我們對于信號孔焊盤和接地過孔焊盤都使用了默認的設定,如果用戶需要自定義,點擊信號/接地孔旁邊的“Edit”就可以對焊盤進行定義,如圖4所示。在焊盤編輯菜單中,可以對焊盤的大小進行定義,并且支持對焊盤和反焊盤進行分層定義。右側的剖面圖會實時地顯示設定后的效果。

圖4

設置完成以后,在Footprint界面將會顯示二維平面圖,此時點擊菜單欄中的3D View圖標就可以查看三維模型了,我們建立的SMA過孔模型如圖5所示。

圖5

3D View檢查無誤后,就可以到Analysis下面選擇仿真的solver,設置掃頻范圍,同時也可以設置邊界條件,本例使用了默認的邊界設定。如圖6所示,在Solver的選擇上,ViaExpert提供了傳統的FEM求解器和Hybrid求解器。Hybrid求解器采用的是一種新型的FastVia求解方式,即對于過孔在連接有信號走線的金屬層使用FEM,而對于和過孔沒有走線連接的層則使用2D Sheet來進行等效。這樣一來,對于過孔數量較大,層數較多的模型,Hybrid求解器有著明顯的優勢。

圖6

ViaExpert同時也支持導出到HFSS和CST,在前仿階段,ViaExpert的過孔建模是非常快速便捷的。在后仿階段,ViaExpert支持對Cadence Allegro版圖文件的直接導入,并且允許對導入的過孔進行編輯,因此對于HFSS和CST的用戶來講,使用ViaExpert來進行建模和導入brd文件的處理是很方便的。如圖7所示,ViaExpert由于具有和HFSS,CST良好的接口,在導出到HFSS以后,用戶只需要在HFSS點擊仿真即可,至于端口,邊界等設定,ViaExpert已經為你設置好了。

圖7

最后我們來看一下分別使用ViaExpert的Hybrid求解器和HFSS仿真后的結果對比吧,如圖8所示,紅色曲線為ViaExpert的傳統FEM求解器結果,綠色為Hybrid求解器結果,藍色為HFSS結果,可以看到Hybrid和HFSS的結果是很接近的,但是在求解速度上,Hybrid的優勢很明顯,大約有3.5倍速度的提升!