使用DOE進(jìn)行高速通道參數(shù)優(yōu)化課件

使用DOE進(jìn)行高速通道參數(shù)優(yōu)化使用DOE進(jìn)行高速通道參數(shù)優(yōu)化1Electronic

Desktop中的DOE2建立高速通道仿真高速通道的DOE優(yōu)化ElectronicDesktop中的DOE2建立高速通道DOEAlgorithmaddedtoElectronics

Desktop18.0支持所有Electronics

Desktop仿真項(xiàng)目，如HFSS，Designer,MAXWELL等DOE算法獨(dú)立于仿真項(xiàng)目避免打開Workbench支持絕大部分DesignXplorer中的DOE功能3DOEAlgorithmaddedtoElectroDOE（Design

of

Experiment），是一種通過安排試驗(yàn)和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)來研究和處理多因子與多響應(yīng)變量關(guān)系的一種科學(xué)方法。DOE的優(yōu)勢(shì)在于通過試驗(yàn)進(jìn)行合理安排，以較小的試驗(yàn)規(guī)模（試驗(yàn)次數(shù)），較短的試驗(yàn)周期和較低的試驗(yàn)成本，考察獲得理想的試驗(yàn)結(jié)果以及得出科學(xué)的結(jié)論。什么是DOE9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的分布4Response

SurfaceDOE（DesignofExperiment），是一種通確定能夠生成響應(yīng)面的最小的求解點(diǎn)集合根據(jù)輸入?yún)?shù)和相應(yīng)面類型選擇不同的DOE方法求解點(diǎn)集的數(shù)目取決于輸入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)ANSYS提供的DOE方法5確定能夠生成響應(yīng)面的最小的求ANSYS提供的DOE方法5響應(yīng)面方法基于DOE和數(shù)學(xué)近似方法→減少仿真次數(shù)→

在進(jìn)行優(yōu)化之前對(duì)設(shè)計(jì)空間進(jìn)行充分探索→

可以快速確定設(shè)計(jì)的可行性→

在相應(yīng)面上可以直接使用多種優(yōu)化算法6響應(yīng)面方法基于DOE和數(shù)學(xué)近似方法6ResponseSurface

Tech響應(yīng)面曲面通過擬合已經(jīng)獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)來得每一個(gè)輸出參數(shù)都可以生成一個(gè)響應(yīng)面不同的擬合方法適用于不同的數(shù)據(jù)精度可控，并且可以按需改進(jìn)7ResponseSurfaceTech響應(yīng)面曲面通過擬合Electronic

Desktop中的DOE8建立高速通道仿真高速通道的DOE優(yōu)化ElectronicDesktop中的DOE8建立高速通道一個(gè)完整的高速通道鏈路構(gòu)成整個(gè)高速鏈路包括1.Pad2.封裝3.Ball4.Socket (S

參數(shù)）5.過孔6.PCB

Board7.PCI

Connector8.PCI

Board如此多考慮因素組成巨大的設(shè)計(jì)空間9一個(gè)完整的高速通道鏈路構(gòu)成整個(gè)高速鏈路包括9Designer中需要建立的Component類型固定的S參數(shù)支持文件變量的S參數(shù)支持長(zhǎng)度變量的W

elementEyeDiagram

SourceEyeDiagram

Probe10Designer中需要建立的Component類型固定的S參建立支持文件變量的S參數(shù)元件點(diǎn)擊Project->Add

Model->Add

Nport

Model，將名字改為Socket點(diǎn)擊Multi-fileSelection,

在彈出窗口中，將Number

of

port改為12，

將Array改為$Socket_Files,

將Index改為$Socket_Files_Index,

這里的Array變量會(huì)保存所有S參數(shù)文件名，Index是作為Array變量的索引以選中具體的某個(gè)S參數(shù)文件點(diǎn)擊Add

Files,

選中全部4個(gè)Socket的S參數(shù)文件并點(diǎn)擊打開，可以看到File中的信息已經(jīng)以變量來表示。11建立支持文件變量的S參數(shù)元件點(diǎn)擊Project->AddM查看文件Array變量與索引Index變量在Designer左側(cè)的項(xiàng)目管理樹中，點(diǎn)擊Project

Variables，查看已有的2個(gè)變量$Socket_Files是一個(gè)Array，其中存儲(chǔ)了4個(gè)S參數(shù)文件的完整路徑，$Socket是一個(gè)與$Socket_Files關(guān)聯(lián)的索引變量我們僅僅需要變動(dòng)$Socket_Files的值，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)際關(guān)聯(lián)S參數(shù)文件的改變，從而實(shí)現(xiàn)文件變量12查看文件Array變量與索引Index變量在Designer建立PCB

Board的W

element模型點(diǎn)擊Tools->Import

W-element，彈出W

element導(dǎo)入界面因?yàn)槲覀児灿?條Trace，所以Number

of

lines需要改為6由于不需要多個(gè)Welement文件，將Create

Text

Array

Variable前面的勾去掉點(diǎn)擊Add

Files，選擇Diff_SL_76_Ohm_20mil_Spacing.sp文件13建立PCBBoard的Welement模型點(diǎn)擊Tools在Designer中將所有部件鏈接成完整通道完整的鏈路鏈接的過程中，要注意檢查管腳連接關(guān)系是否正確器件屬性設(shè)置是否正確14在Designer中將所有部件鏈接成完整通道完整的鏈路鏈接的設(shè)置Eye

Diagram

Source基本參數(shù)在項(xiàng)目管理器中，選擇Component頁，選擇EYESOURCE_DIFF,這是一個(gè)差分的眼圖信號(hào)源，需要設(shè)置基本屬性設(shè)置包括resistance,

vlow,

vhigh,

trise,

tfall和UI15設(shè)置EyeDiagramSource基本參數(shù)在項(xiàng)目管理器設(shè)置Eye

Diagram

Probe的EyeMeasurementFuctionEye

Diagram

Probe的EyeMeasurementFunction可以指定需要計(jì)算眼圖參數(shù)，這里，添加MinEyeHeight和MinEyeWidth作為PCIE高速通道的性能指標(biāo)輸出16設(shè)置EyeDiagramProbe的EyeMeasure設(shè)定Designer的仿真類型點(diǎn)擊Analysis->Add

Nexxim

Solution

Setup->Quick

Eye

Analysis彈出Quick

Eye

Analysis的設(shè)置窗口后，使用默認(rèn)設(shè)置，直接點(diǎn)擊OK17設(shè)定Designer的仿真類型點(diǎn)擊Analysis->Add整個(gè)高速鏈路設(shè)計(jì)空間包括的參數(shù)有1.2個(gè)封裝各自的W

element長(zhǎng)度（1inch-2inch）2.Socket的類型（4種）3.PCBBoard的Welement長(zhǎng)度(4inch-16inch)4.PCI

Connector的W

element長(zhǎng)度(2inch-6inch)如果對(duì)封裝按照0.1inch作為掃描步長(zhǎng)，Board按照0.2inch作為掃描步長(zhǎng)，那么整個(gè)設(shè)計(jì)空間的參數(shù)組合共有11*4*61*21=56364Mission

Impossible!!!18在Designer中搭建完成的PCIE高速通道鏈路整個(gè)高速鏈路設(shè)計(jì)空間包括的參數(shù)有18在Designer中搭建Electronic

Desktop中的DOE19建立高速通道仿真高速通道的DOE優(yōu)化ElectronicDesktop中的DOE19建立高速通在Project

variable和Design

variable的Optimization/DOE中勾選要包含的變量，一共有5個(gè)變量設(shè)置要進(jìn)行DOE分析的變量Project

variable20Design

variable在Projectvariable和Designvaria插入DOE仿真選項(xiàng)在Project

tree中，選擇Optimetrics->Add->Design

of

Experiment插入DOE仿真21插入DOE仿真選項(xiàng)插入DOE仿真21在Variable頁面中設(shè)定變量類型和范圍大部分變量都是連續(xù)變量，只需設(shè)定范圍（Min/Max）對(duì)于離散變量(Socket所是使用的S參數(shù)標(biāo)號(hào)），勾選Discrete，設(shè)定范圍0-3除此之外，還支持特殊的離散類型（Manufacturable

Value）22在Variable頁面中設(shè)定變量類型和范圍大部分變量都是連續(xù)設(shè)定DOE類型和Response

surface生成方法DOE

Type選擇Optimal

space-filling

Design23Response

surface

type選擇Standard

Response

Surface

–

Full

2nd-Order

Polynomial設(shè)定DOE類型和Responsesurface生成方法DO在Setup

Calculation彈出菜單中設(shè)定Context將Context分別設(shè)定為Statistical

EyeQuickEyeAnalysisEyeMeasurement然后在結(jié)果中選擇EYE下面的定義的眼高和眼寬設(shè)定眼高和眼寬為DOE的計(jì)算目標(biāo)24在SetupCalculation彈出菜設(shè)定眼高和眼寬為D點(diǎn)擊Table,可以查看到通過當(dāng)前要計(jì)算的點(diǎn)的取值，需要仿真的總點(diǎn)數(shù)僅為100查看要仿真的點(diǎn)25點(diǎn)擊Table,可以查看到通過當(dāng)前要計(jì)算的點(diǎn)的取值，需要仿真響應(yīng)面曲面如下所示，我們通過該曲面，找到眼高和眼寬最佳時(shí)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)同時(shí)也可以查看響應(yīng)面與數(shù)據(jù)的擬合程度仿真結(jié)果26響應(yīng)面曲面如下所示，我們通過該曲面，找到眼高和眼寬最佳時(shí)所對(duì)從響應(yīng)面插值結(jié)果上找到眼高和眼寬性能最佳的點(diǎn)后，可以通過VerificationPoints添加該數(shù)據(jù)，然后點(diǎn)擊update，讓Designer進(jìn)行驗(yàn)證，從而查看實(shí)際結(jié)果與響應(yīng)面結(jié)果的區(qū)別結(jié)果驗(yàn)證27從響應(yīng)面插值結(jié)果上找到眼高和眼寬性能最佳的點(diǎn)后，可以通過V在R18版本中集成到Electronic

Desktop中的DOE算法有如下好處28提供了一種高度成熟，精度可控和仿真數(shù)量可控的成熟優(yōu)化算法顯著縮減仿真變量組合數(shù)目直接集成到Optimetrics菜單，方便電磁場(chǎng)與電路仿真用戶使用總結(jié)在R18版本中集成到ElectronicDesktop中的感謝聆聽!感謝聆聽!29使用DOE進(jìn)行高速通道參數(shù)優(yōu)化使用DOE進(jìn)行高速通道參數(shù)優(yōu)化30Electronic

Desktop中的DOE31建立高速通道仿真高速通道的DOE優(yōu)化ElectronicDesktop中的DOE2建立高速通道DOEAlgorithmaddedtoElectronics

Desktop18.0支持所有Electronics

Desktop仿真項(xiàng)目，如HFSS，Designer,MAXWELL等DOE算法獨(dú)立于仿真項(xiàng)目避免打開Workbench支持絕大部分DesignXplorer中的DOE功能32DOEAlgorithmaddedtoElectroDOE（Design

of

Experiment），是一種通過安排試驗(yàn)和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)來研究和處理多因子與多響應(yīng)變量關(guān)系的一種科學(xué)方法。DOE的優(yōu)勢(shì)在于通過試驗(yàn)進(jìn)行合理安排，以較小的試驗(yàn)規(guī)模（試驗(yàn)次數(shù)），較短的試驗(yàn)周期和較低的試驗(yàn)成本，考察獲得理想的試驗(yàn)結(jié)果以及得出科學(xué)的結(jié)論。什么是DOE9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的分布33Response

SurfaceDOE（DesignofExperiment），是一種通確定能夠生成響應(yīng)面的最小的求解點(diǎn)集合根據(jù)輸入?yún)?shù)和相應(yīng)面類型選擇不同的DOE方法求解點(diǎn)集的數(shù)目取決于輸入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)ANSYS提供的DOE方法34確定能夠生成響應(yīng)面的最小的求ANSYS提供的DOE方法5響應(yīng)面方法基于DOE和數(shù)學(xué)近似方法→減少仿真次數(shù)→

在進(jìn)行優(yōu)化之前對(duì)設(shè)計(jì)空間進(jìn)行充分探索→

可以快速確定設(shè)計(jì)的可行性→

在相應(yīng)面上可以直接使用多種優(yōu)化算法35響應(yīng)面方法基于DOE和數(shù)學(xué)近似方法6ResponseSurface

Tech響應(yīng)面曲面通過擬合已經(jīng)獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)來得每一個(gè)輸出參數(shù)都可以生成一個(gè)響應(yīng)面不同的擬合方法適用于不同的數(shù)據(jù)精度可控，并且可以按需改進(jìn)36ResponseSurfaceTech響應(yīng)面曲面通過擬合Electronic

Desktop中的DOE37建立高速通道仿真高速通道的DOE優(yōu)化ElectronicDesktop中的DOE8建立高速通道一個(gè)完整的高速通道鏈路構(gòu)成整個(gè)高速鏈路包括1.Pad2.封裝3.Ball4.Socket (S

參數(shù)）5.過孔6.PCB

Board7.PCI

Connector8.PCI

Board如此多考慮因素組成巨大的設(shè)計(jì)空間38一個(gè)完整的高速通道鏈路構(gòu)成整個(gè)高速鏈路包括9Designer中需要建立的Component類型固定的S參數(shù)支持文件變量的S參數(shù)支持長(zhǎng)度變量的W

elementEyeDiagram

SourceEyeDiagram

Probe39Designer中需要建立的Component類型固定的S參建立支持文件變量的S參數(shù)元件點(diǎn)擊Project->Add

Model->Add

Nport

Model，將名字改為Socket點(diǎn)擊Multi-fileSelection,

在彈出窗口中，將Number

of

port改為12，

將Array改為$Socket_Files,

將Index改為$Socket_Files_Index,

這里的Array變量會(huì)保存所有S參數(shù)文件名，Index是作為Array變量的索引以選中具體的某個(gè)S參數(shù)文件點(diǎn)擊Add

Files,

選中全部4個(gè)Socket的S參數(shù)文件并點(diǎn)擊打開，可以看到File中的信息已經(jīng)以變量來表示。40建立支持文件變量的S參數(shù)元件點(diǎn)擊Project->AddM查看文件Array變量與索引Index變量在Designer左側(cè)的項(xiàng)目管理樹中，點(diǎn)擊Project

Variables，查看已有的2個(gè)變量$Socket_Files是一個(gè)Array，其中存儲(chǔ)了4個(gè)S參數(shù)文件的完整路徑，$Socket是一個(gè)與$Socket_Files關(guān)聯(lián)的索引變量我們僅僅需要變動(dòng)$Socket_Files的值，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)際關(guān)聯(lián)S參數(shù)文件的改變，從而實(shí)現(xiàn)文件變量41查看文件Array變量與索引Index變量在Designer建立PCB

Board的W

element模型點(diǎn)擊Tools->Import

W-element，彈出W

element導(dǎo)入界面因?yàn)槲覀児灿?條Trace，所以Number

of

lines需要改為6由于不需要多個(gè)Welement文件，將Create

Text

Array

Variable前面的勾去掉點(diǎn)擊Add

Files，選擇Diff_SL_76_Ohm_20mil_Spacing.sp文件42建立PCBBoard的Welement模型點(diǎn)擊Tools在Designer中將所有部件鏈接成完整通道完整的鏈路鏈接的過程中，要注意檢查管腳連接關(guān)系是否正確器件屬性設(shè)置是否正確43在Designer中將所有部件鏈接成完整通道完整的鏈路鏈接的設(shè)置Eye

Diagram

Source基本參數(shù)在項(xiàng)目管理器中，選擇Component頁，選擇EYESOURCE_DIFF,這是一個(gè)差分的眼圖信號(hào)源，需要設(shè)置基本屬性設(shè)置包括resistance,

vlow,

vhigh,

trise,

tfall和UI44設(shè)置EyeDiagramSource基本參數(shù)在項(xiàng)目管理器設(shè)置Eye

Diagram

Probe的EyeMeasurementFuctionEye

Diagram

Probe的EyeMeasurementFunction可以指定需要計(jì)算眼圖參數(shù)，這里，添加MinEyeHeight和MinEyeWidth作為PCIE高速通道的性能指標(biāo)輸出45設(shè)置EyeDiagramProbe的EyeMeasure設(shè)定Designer的仿真類型點(diǎn)擊Analysis->Add

Nexxim

Solution

Setup->Quick

Eye

Analysis彈出Quick

Eye

Analysis的設(shè)置窗口后，使用默認(rèn)設(shè)置，直接點(diǎn)擊OK46設(shè)定Designer的仿真類型點(diǎn)擊Analysis->Add整個(gè)高速鏈路設(shè)計(jì)空間包括的參數(shù)有1.2個(gè)封裝各自的W

element長(zhǎng)度（1inch-2inch）2.Socket的類型（4種）3.PCBBoard的Welement長(zhǎng)度(4inch-16inch)4.PCI

Connector的W

element長(zhǎng)度(2inch-6inch)如果對(duì)封裝按照0.1inch作為掃描步長(zhǎng)，Board按照0.2inch作為掃描步長(zhǎng)，那么整個(gè)設(shè)計(jì)空間的參數(shù)組合共有11*4*61*21=56364Mission

Impossible!!!47在Designer中搭建完成的PCIE高速通道鏈路整個(gè)高速鏈路設(shè)計(jì)空間包括的參數(shù)有18在Designer中搭建Electronic

Desktop中的DOE48建立高速通道仿真高速通道的DOE優(yōu)化ElectronicDesktop中的DOE19建立高速通在Project

variable和Design

variable的Optimization/DOE中勾選要包含的變量，一共有5個(gè)變量設(shè)置要進(jìn)行DOE分析的變量Project

variable49Design

variable在Projectvariable和Designvaria插入DOE仿真選項(xiàng)在Project

tree中，選擇Optimetrics->Add->Design

of

Experiment插入DOE仿真50插入DOE仿真選項(xiàng)插入DOE仿真21在Variable頁面中設(shè)定變量類型和范圍大部分變量都是連續(xù)變量，只需設(shè)定范圍（Min/Max）對(duì)于離散變量(Socket所是使用的S參數(shù)標(biāo)號(hào)），勾選Discrete，設(shè)定范圍0-3除此之外，還支持特殊的離散類型（Manufacturable

Va