X897-PCB諧振模式分析-諧振仿真

1、ANSYS亞瓜6諧振仿真目錄一、摘要2操作步驟8二、目標(biāo)3四、結(jié)果討論一.摘要在頻率較低時(shí)，電源平面和地平面可以看成理想的電容；然而在高頻時(shí)，由于電源平而 和地平而之間可以看成是上下為電壁、四周為磁壁的諧振空腔，因此會(huì)產(chǎn)生諧振，苴等效電 路為RLC并聯(lián)電路，如圖：由并聯(lián)電路諧振特性可知，在諧振頻率點(diǎn)附近，平而對(duì)的阻抗變得很大，因此噪聲丁擾問 題更嚴(yán)重。對(duì)于PCB板的諧振，首先通過理論計(jì)算或者EDA分析軟件，得到諧振模式，對(duì)每一點(diǎn)種 諧振模式，讓算岀相應(yīng)的諧振分布情況。對(duì)于每一種諧振模式，在諧振的波幅點(diǎn)位置添加去 耦電容，來改變這一點(diǎn)區(qū)域的諧振效應(yīng)，所選擇的去耦電容諧振頻率應(yīng)與該諧振模式附近頻

2、率相近。二、目標(biāo)當(dāng)信號(hào)通過電源平而和地平而時(shí)，會(huì)遇到一些信號(hào)完整性方面的問題。研究問題:1、振諧對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響2、非理想電源/地平面的影響3、去耦電容對(duì)振諧電壓波動(dòng)的影響三、操作步驟1、打開軟件啟動(dòng) Slwave,點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)的看是按鍵/ 選擇：All Programs ANSYS Electromagnetics ANSYS Electromagnetics Suite 18.1 ANSYS Slwave 2017.12、導(dǎo)入 Anf(Ansoft Neutral File)文件 點(diǎn)擊按鍵:Import ANF. 索引到文件名字:siwave_board.anf 點(diǎn)擊Open3、網(wǎng)絡(luò)選擇

3、框?qū)?huì)出現(xiàn)。(如有需要，用戶可以篩選網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入，在此例程中，將導(dǎo)入所有的 網(wǎng)絡(luò))點(diǎn)擊 Import Con figuration4、導(dǎo)入 CMP (Ansoft Component File)文件 點(diǎn)擊 import Component File 按鈕索引到文件名字:siwave_board.cmpo點(diǎn)擊Open 如果有警告信息，點(diǎn)擊Yes to All覆蓋現(xiàn)在的劃字。5、疊層檢測(cè) 在 Slwave Workflow Wizard 對(duì)話框中,點(diǎn)擊 Verify Stackup仔細(xì)檢查表格下的各項(xiàng)數(shù)據(jù) 點(diǎn)擊0K 在Verify Stackup前將出現(xiàn)一個(gè)綠色的標(biāo)號(hào)6、焊盤檢査 點(diǎn)擊 Verify

4、Padstacks 査看不同的Padstacks,選擇42C16P 點(diǎn)擊0K 在Verify Padstacks前將出現(xiàn)一個(gè)綠色的標(biāo)號(hào)7、驗(yàn)證和重新分配電路元件參數(shù) 點(diǎn)擊 Verify Circuit Element Parameters 點(diǎn)擊Capacitors對(duì)話框，檢查是否為64 capacitors 點(diǎn)擊Inductors對(duì)話框，檢查是否為1 inductor 點(diǎn)擊Resistors對(duì)話框，檢査是否為16 resistors 點(diǎn)擊確立，在Verify Circuit Element Parameters前將出現(xiàn)一個(gè)綠色的標(biāo)號(hào) 點(diǎn)擊右上角的X符，關(guān)閉Slwave Workflow Wiz

5、ard8、編輯電容值選擇 Components通過點(diǎn)擊前邊的+號(hào)展開Capacitors通過點(diǎn)擊前邊的+號(hào)展開Local選擇 CAPACITOR_CDR02鼠標(biāo)右擊 CAPACITOR_CDR02 ,選擇 Edit Component Properties 電容(Capacitance) : IE-7寄生電感(Parasitic Inductance) : IE-9寄生電阻(Parasitic Resistance) : 0.05點(diǎn)擊OK選擇 CAPACITOR_CDR04鼠標(biāo)右擊 CAPACITOR_CDR04 ,選擇 Edit Component Properties 電容(Capacit

6、ance) : IE-7寄生電感(Parasitic Inductance) : IE-9寄生電阻(Parasitic Resistance) : 0.05點(diǎn)擊OK選擇 CAPACITOR_CDR06鼠標(biāo)右擊 CAPACITOR_CDR06 ,選擇 Edit Component Properties 電容(Capacitance) : IE-7寄生電感(Parasitic Inductance) : IE-9寄生電阻(Parasitic Resistance) : 0.05點(diǎn)擊OK選擇 CAPACITOR_CSR13B鼠標(biāo)右擊 CAPACITOR_CSR13B ,選擇 Edit Compone

7、nt Properties 電容(Capacitance) : IE-7寄生電感(Parasitic Inductance) : IE-9寄生電阻(Parasitic Resista nee) : 0.05點(diǎn)擊OK選擇 CAPACITOR_CWR0610V,47,10%鼠標(biāo)右擊 CAPACITOR_CWR0610V,47,10% ,選擇 Edit Component Properties 電容(Capacitance) : 4.7E-5寄生電感(Parasitic Inductance) : IE-8寄生電阻(Parasitic Resistance) : 0.5點(diǎn)擊OK9. 保存設(shè)計(jì)選擇Fi

8、le Save或者點(diǎn)擊10. 改變視圖在VIEW選擇框下，通過下而選項(xiàng)調(diào)整視圖顯示RLE Import Home View二的觀Q錢刻叼2D ViewDynamic ZoomISimplify Vi：1 Faster Rotate 題 Q 0 Simplify CiView快捷方式：由于更改視圖是一個(gè)經(jīng)常使用的操作，所以存在一些有用的快捷鍵。旋轉(zhuǎn)按住ALT拖動(dòng)鼠標(biāo)或者按下鼠標(biāo)滾輪按鈕。轉(zhuǎn)換按住Shift拖動(dòng)鼠標(biāo)O動(dòng)態(tài)視圖按住ALT和Shift拖動(dòng)鼠標(biāo)或者在鼠標(biāo)上使用滾輪。此外，有9個(gè)預(yù)立義的視圖角度，可以通過按住ALT鍵并雙擊下一頁 顯示的位置來選擇。Predefined View Angle

9、s0000LeftRight00Bottom011、設(shè)宜模擬選項(xiàng) 點(diǎn)擊Simulation對(duì)話框，選擇Options竽 NyJgylvlylNyl 白3yyylyy33 HMMMMMH0 W 叼MH51MMHH 。Kkhllzz 0區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)反反區(qū)區(qū) 口 eno 口口口EAcSE SIJL2L3L4L5L6L7EA ooooooo 點(diǎn)擊Multiprocessing對(duì)話框使用核心數(shù)(Number of cores to use ) : 4選中 Use HPC Licensing: 選擇 HPC Pack 點(diǎn)擊OK12、可見性設(shè)置選項(xiàng)選中層工作區(qū)中的復(fù)選框，開啟所有層的完全可見性 單擊每個(gè)圖層劃稱

10、旁邊的彩色矩形，以控制幾何圖形是 否以輪廓或填充形式顯示13、運(yùn)行諧振仿真在 Simulation 對(duì)話框中點(diǎn)擊 Compute Resonant Modes 仿真名稱(Simulation name) : Resonant Mode Sim 1 最小頻率(Minimum Frequency: 2.55238E+008 最大頻率(Maximum Frequency) : 2e9# of Modes to Compute: 5點(diǎn)擊Launch14、查看結(jié)果Simulation 完成后鼠標(biāo)右擊 Resonant Mode Siml選擇 View Results(1) 平面層之間的電壓差可以顯示在每

11、一個(gè)諧振模式上。(2) 選擇平而L2和L7,計(jì)算這兩個(gè)平而間每個(gè)模式對(duì)應(yīng)的諧振分布情況，并生成2D繪圖。(3) 當(dāng)汁算完成后，選擇相應(yīng)的Resonant Mode就可以查看每個(gè)模式下的各種電壓波形。ANSYS亞瓜ANSYS在查看電壓分布時(shí)，可以在View選擇框中控制網(wǎng)格和顏色以及顏色梯度的可見性。15、階段動(dòng)圖展示 點(diǎn)擊 Phase Animation 點(diǎn)擊 Gen erate Frames 當(dāng)所有20幀生成時(shí)，點(diǎn)擊Play 當(dāng)查看完動(dòng)圖時(shí)，點(diǎn)擊Close點(diǎn)擊 Close 關(guān)閉 Resonant Mode Results 窗口 注意：要關(guān)閉網(wǎng)格顯示時(shí)，點(diǎn)擊Display Mesh注意：要關(guān)閉顯

12、示顏色刻度，點(diǎn)擊Display Color Scale注意：顯示可以通過按住Alt鍵和鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。16.添加電容找到電壓擺幅最大區(qū)域（板的右上角）。添加去耦電容，以減少諧振的影響。單擊View選項(xiàng)卡，然后選擇自上而下的視圖按鈕“辛匕虧J處甸勺 S 99： 3Show/Hide添加電容： 關(guān)閉 Surface Plot from the Visibility 顯示框： 在 Components 窗口 “CAPACITOR_CDR02 ” 電 容器上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇Place Component.電容器可以通過圖形化或更精確的立位來放巻，可 以直接輸入坐標(biāo)。x: |7800| y: |

13、5200x: 8000| y: |5200本練習(xí)中，用鼠標(biāo)來放置電容。當(dāng)電容被放宜時(shí)，會(huì)岀現(xiàn)下而的對(duì)話框窗口。這個(gè)對(duì)話框怎義了電容兩端的連接屬性。注意:Siwave中，電容可以被直接左義在板的內(nèi)層。這種方式盡管在實(shí)踐中是不可能的，但 對(duì)于快速査看放置組件的效果是很有用的。本例中，單擊OK按鈕接受電容默認(rèn)模型。第一電容放置完畢。再次利用CAPACITOR_CDR02o放置第二個(gè)電容新的電容的精確坐標(biāo)是：X：7800 I y:5250| X：7800| y:5250第二個(gè)電容放宜完畢。17、重新運(yùn)行諧振仿真選擇 Simulation Tab Compute Resonant Modes仿真名稱(S

14、imulation Name) : Resonant Mode Sim 2最小頻率(Minimum Frequency) : 2.55238E+008 (default)最大頻率(Maximum Frequency) : 2E+009# of Modes to Compute: 5點(diǎn)擊Launch18、査看結(jié)果鼠標(biāo)右擊 Resonant Mode Sim 2 ,選擇 View Results在平面L2和L7之間再次生成兩平而之間的各個(gè)模式的諧振分布圖。査看第五次模式的諧振分布圖。在電容放置的右上方的電壓幅值與之前相比明顯減小。19 x 保存.siwfile 點(diǎn)擊File Save或者點(diǎn)擊10四.結(jié)果討論當(dāng)未添加去耦電容時(shí)的仿貞波形為:2制兀4tM 訓(xùn)t*凰1st添加去耦電容的效果:6池14WMK*M刃 阿刃 mrv鄭軟 皿.巳加細(xì)A么?久公