SIwave第五部分 SIwave之信号完整性分析
本文是观看B站up主亿道电子的【Ansys】SIwave第二章:阻抗扫描与串扰扫描功能介绍后,进行的总结笔记。
阻抗扫描(Z Scan)
阻抗扫描的目的是为了获取阻抗参数(Z-Parameter),我们在SIwave第一部分中介绍过“阻抗匹配”,对于高频信号传输线,一般会设计成50Ω,这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多Ω左右时,传输损耗最小;在30多Ω时,承受功率最大。两者综合,选择到50Ω,**同时照顾到两种性能,最终决定选择50Ω作为一个标准。**如果外接的阻抗同特征阻抗不一致,就会产生反射。有关信号阻抗匹配的设计,可以戳上面链接来到第一部分学习,这里我们介绍的是如何在SIwave中操作,不加以赘述。
在阻抗扫描前,我们需要确认层叠结构、铜皮厚度、介质厚度、铜皮形状参数、材料参数(钻孔镀铜工艺和厚度)这部分参数,我们在SIwave第四部分 SIwave的模型建立与导入的仿真前处理-设置与检查小结进行了介绍。
我们在完成上述的配置后,就可以进行阻抗扫描了:

选择的频率是该线工作的频率,而线径是最小线径

配置分析器时,一般我们都考虑Balanced(性能均衡),而HPC选项我们也常使用Pack模式进行求解.
Pool模式也叫做“Workgroup”模式,其调度灵活,Pack模式适合单个大任务需要大量工作核心的场景
仿真结束后,结果会出现在Result栏里,我们可以双击打开报告:
也可以右键后选择”Display Trace Impedance”,将仿真结果直观呈现在走线上

有了这些仿真结果,我们就可以进行阻抗匹配了。(当然,我们需要确保填入的参数和现实相符)
串扰扫描(XT Scan)
串扰扫描(XT Scan, or Crosstalk Scan),串扰扫描旨在评估两根线之间的间距,避免高速线走线过近引起的耦合导致信号失真。串扰扫描支持两种:频域分析和时域分析,频域分析比较常用,就是分析信号线在工作频率时,其串扰情况;而时域分析时用来模拟信号线在一段时间内受到的串扰。
扫描前,我们需要完成仿真前处理-设置与检查,然后在”SIMULATION“界面找到“Crosstalk Scan”选项
频域扫描

在Result栏中,选择:
就可以查看那些信号线需要我们格外注意
时域扫描
选择信号线:
配置仿真参数:
仿真的结果我们可以在Result栏中找到,打开方式和频域的相同。
SYZ 参数提取
本部分是观看B站up主亿道电子的【Ansys】SIwave第三章:Ansys SIwave SYZ参数提取的方法进行总结.
对于S参数的介绍,我在SIwave第一部分的S参数小结介绍过。大家可以戳链接复习一下。

怎样才算完美的S参数

- 完美的S11参数是有开始逐渐缓慢的向下滑行而且不会出现反射或弹射
- 完美的S21参数也是如此,逐渐缓慢的向下滑行而且不会出现反射或弹射
提取S参数前,我们需要创建端口,可以是网络,也可以是器件,我们分别进行操作。
无论是网络还是器件创建端口,我们都需要仿真前处理!
基于网络创建
什么是端口?我们知道,走线会因为经过器件的A引脚,从B引脚出去而改变名称。如果注重走线功能的话,那么多走线可能只为一个功能,举个例子:LM1117这个LDO的输出端(走线记为Vout_1),会先经过一个10uF滤波电容(走线记为Vout_2),在经过一个100nF滤波电容(走线记为Vout_3),那么这三个走线其实只是实现指定电压输出这个功能,那么我们就可以将其视为一个端口。
在SIwave模块中,可以多选走线,然后自动创建net

检查选中的走线,然后记得勾选**”Use Naming convention”**

当然还需要注意Port Options当中的”Ref. Impedance”选项,如果端口只是单线(和其他端口没有关系),需要选择50Ω;如果是差分对、USB,则其相对阻抗需要选择为100Ω或90Ω(创建的两条端口是有关系的)
所谓相对阻抗即,相对与Ref.Net而言的阻抗。
基于器件创建
基于器件的创建比较麻烦,因为基于网络创建,已经为自动为我们选择了参考网络(Ref.Net),而基于器件创建需要我们自己选择参考网络(一般为GND).
首先我们需要选中IC,推荐使用
输入器件名称即可安全选中,随后点击
打开界面:
然后同样的思路,我们可以创建第二个IC收发端口思路同上图,这里不在赘述。
开始仿真
端口已经完成,那么我们接下来就开始SYZ 参数提取吧!


仿真结束后,在Result栏会显示结果:

在上图右图 “S-parameter Plot” 栏中,有 “Plot Electronics Desktop” ,选择后,我们可以对图片进行调整


可以修改输出SXY参数的对象,还有一点需要强调:我们可以导出S参数
推荐
推荐大家阅读CSDN刘小同学的信号完整性之Ansys SIwave_S参数提取(四).

