Hyperlynx教程中文版(精)

HyperLynx入門指南西安電子科技大學電路CAD爭論所2023年1月高速仿真工具——HyperLynx從內(nèi)容上信號完整性〔signal-integrity〕反射〔單網(wǎng)絡〕串擾〔crosstalk〕電磁兼容〔EMC〕從功能上線級仿真〔LineSim〕板級仿真〔BoardSim〕這里，以HyperLynx7.5為例來介紹HyperLynx的主要功能和使用方法。主要內(nèi)容HyperLynx7.5開發(fā)環(huán)境簡介StackupEditor——疊層編輯器LineSim——布線前仿真BoardSim——布線后仿真IBIS編輯器HyperLynx7.5軟件的安裝目前比較流行的版本是HyperLynx7.5,這一版本在7.0的根底上有所改進。在這里先簡要的介紹一下它的安裝和初始化過程。翻開HyperLynx7.5安裝包，找到安裝文件setup.exe，雙擊翻開HyperLynx7.5Installation對話框，如以以下圖：一、HyperLynx7.5開發(fā)環(huán)境簡介雙擊進入HyperLynx7.5的安裝界面，依據(jù)需要安裝即可。雙擊進入MentorGraphicsLicensing的安裝界面，必需要安裝這一項才能使用HyperLynx7.5軟件。雙擊進入IBIS模型安裝界面，安裝這一項后，就可以使用很多已有的IBIS庫。安裝完畢后，點擊Exit退出安裝。HyperLynx7.5軟件的安裝在安裝License過程中，會消逝要求指定License的路徑，此時只需要將路徑位置指向您的License所在的位置，點擊Next連續(xù)安裝就可以了。如以以下圖示：一、HyperLynx7.5開發(fā)環(huán)境簡介HyperLynx7.5的主界面安裝軟件完畢以后，就可以直接使用了。點擊“開頭->程序->HyperLynx7.5->HyperLynxSimulationSoftware”翻開HyperLynx7.5軟件，程序運行主界面如下。一、HyperLynx7.5開發(fā)環(huán)境簡介在BoardSim和LineSim中均包括一個功能強大的疊層編輯器，使用它可以很簡潔地對您的PCB進展疊層設(shè)計和修改，以及對每個信號層進展特性阻抗的計算，以便您對信號反射和信號完整性的把握。選擇工具條上綠色的疊層圖標“EditPCBStackup”，或者通過菜單的Edit->Stackup…選項，您將看到一個6層板的疊層構(gòu)造圖以及各層和介質(zhì)層的參數(shù)。二、疊層編輯器功能簡介二、疊層編輯器StackupEditor編輯界面HyperLynx中默認的為6層板模型，用戶可以依據(jù)需要添加或是削減層的數(shù)目使用疊層編輯器進展編輯雙擊您需要編輯的工程表格，例如介質(zhì)層厚度、線寬等等，依據(jù)需要編輯頂層、底層和各個走線層、參考層以及介質(zhì)層的參數(shù)，您可以分別選擇Basic、Dielectric、Metal、Z0Planning、CustomView進展各個項的編輯。另外，您可以在左邊的疊層參數(shù)窗口中通過鼠標拖動的方式對疊層的構(gòu)造進展調(diào)整，也可以在右邊的疊層示意圖中進展鼠標拖動的操作。編輯各項參數(shù)，直到得到您需要的特性阻抗值。在疊層編輯器“StackupEditor”的左邊疊層參數(shù)編輯窗口中單擊您需要增加層的位置，單擊右鍵彈出菜單，選擇在當前位置的上面或者下面增加層。例如，現(xiàn)在要將目前的6層板改為8層板，這樣我們可以在第三層位置單擊，然后點擊鼠標右鍵選擇InsertBelow選項中的SolidPlane選項，增加一個GND2的參考層〔層的名稱可以增加層后，在LayerName的欄目位置進展修改〕，用同樣的方法，增加一個VCC2的參考層。增加層后如圖：二、疊層編輯器使用疊層編輯器進展編輯增加層后再依據(jù)需要對各層的參數(shù)進展設(shè)定，以滿足特性阻抗的需要。二、疊層編輯器新添加的GND2和VCC2層可以通過轉(zhuǎn)變表中各項參數(shù)來轉(zhuǎn)變模型的特性阻抗值建立一個新的LineSim原理圖點擊工具條上的圖標“NewLineSimSchematic”，便可以建立一個新的LineSim原理圖，或者通過菜單項選擇擇File->NewLineSimFile…。三、LineSim仿真建立一個新的LineSim

原理圖點擊第一排的兩個IC符號以便激活LineSim原理圖中的驅(qū)動器和接收器IC〔CELLA0和B0〕。點擊連接兩個IC之間的標準的傳輸線符號，就可以激活此傳輸線。如以以下圖：接下來,我們將以一個簡潔微帶線傳輸線的的例子來說明如何對傳輸線建仿照真以及優(yōu)化。三、LineSim仿真指派驅(qū)動器和接收器右鍵點擊單元CELLA0的IC圖標〔我們將設(shè)定它為驅(qū)動端〕。點擊指派模型〔AssignModels〕窗口右邊的“Select…”按鈕。選擇Generic.mod庫按鈕。在Devices列表中，選擇74AC11X:LINE-DRV，再點擊OK按鈕。在BufferSetting對話框中點擊單項選擇按鈕“Output”，使其設(shè)置為驅(qū)動端。在窗口左邊的Pins列表中選擇U(B0)；點擊右邊的“Select…”按鈕。選擇Generic.mod庫按鈕。選擇74HCXX:GATE-2，點擊OK按鈕。確認單項選擇按鈕“Input”被選中，將其設(shè)置為接收端。點擊“關(guān)閉”按鈕。三、LineSim仿真指派驅(qū)動器和接收器對話框三、LineSim仿真選擇一個傳輸線模型右鍵點擊傳輸線符號，發(fā)一些時間分別點擊傳輸線類型頁中的各種傳輸線類型單項選擇按鈕，可以通過Values頁面對各種傳輸線模型進展參數(shù)和模型的了解?；蛘呖梢酝ㄟ^點擊編輯傳輸線對話框中上部的傳輸線類型〔Transmission-LineType〕頁和值〔Values〕頁對所選的傳輸線參數(shù)進展設(shè)置，如以以下圖：三、LineSim仿真單線模型〔非耦合〕耦合線模型相應傳輸線的各項參數(shù)均會自動計算給出“What-if”分析選擇微帶線Microstrip單項選擇按鈕。設(shè)置線長為8Inches〔固然，您可以依據(jù)您的需要進展長度設(shè)置，我們這里只是為了進展“what-if”分析。如以以下圖：選擇確定，關(guān)閉對話框。三、LineSim仿真對時鐘線進展仿真點擊工具條上的示波器圖標〔或者Openoscilloscope/Simulator〕。點擊右上的“StartSimulation”按鈕開頭仿真〔探頭將被自動指派〕。仿真狀態(tài)對話框被翻開并開頭仿真，仿真結(jié)果如以以下圖所示：三、LineSim仿真承受串聯(lián)端接阻抗減小反射左鍵點擊位于驅(qū)動IC和傳輸線符號之間的電阻符號，選擇插入電阻〔Resistor〕。右鍵點擊電阻符號，輸入其阻值63歐。如以以下圖：三、LineSim仿真承受串聯(lián)端接阻抗減小反射點擊工具條上的示波器圖標翻開示波器。點擊StartSimulation按鈕重新開頭仿真。比照沒有端接匹配電阻的波形〔選中右邊復選框中的previousvalue選項〕，我們可以很明顯地看到振鈴明顯減小。三、LineSim仿真優(yōu)化向?qū)У氖褂靡罁?jù)信號完整性的學問以及前一個例子，我們知道端接匹配是一個特殊重要的解決信號完整性的方法。但是究竟端接一個多大的阻抗才能夠到達我們所需要的標準呢？盲目的去試是不行取的，工作量也會特殊大。LineSim供給了一個功能強大TerminatorWizard〔端接優(yōu)化向?qū)А?，它可以依?jù)傳輸線模型以及所需的指標值，經(jīng)過計算自動給出各項參數(shù)的最正確值。點擊工具條上按鍵，或是通過Wizard->TerminatorWizard，翻開優(yōu)化向?qū)У膶υ捒颉Ｒ罁?jù)個人的需要設(shè)置Applytolerance〔可以容許的噪聲容限〕，經(jīng)過計算它會自動給出了優(yōu)化后的參數(shù)值。令外，點擊對話框右上方的ApplyValues就可以將最正確參數(shù)直接應用到各元件中，而不需要在原理圖中一一更改。三、LineSim仿真TerminatorWizard對話框三、LineSim仿真Applytolerance下拉菜單允許用戶依據(jù)需要設(shè)定噪聲容限點擊ApplyValues就可以將優(yōu)化值直接應用到各元件中LineSim經(jīng)過計算以后給出最正確參數(shù)值頻譜〔spectrumanalyzer〕點擊LineSim工具條上的頻譜〔spectrumanalyzer〕圖標按鈕，將翻開頻譜分析窗口。頻譜供給了FCC和CISPR的ClassA和ClassB標準線，以便于在仿真中直接觀看EMC。向上點擊垂直偏移〔VerticalOffset〕設(shè)置按鈕，使ClassA和ClassB的標準線位于分析窗口中，如以以下圖示：三、LineSim仿真FCC和CISPR的ClassA標準線FCC和CISPR的ClassB標準線頻譜〔spectrumanalyzer〕點擊右上的開頭仿真“StartSimulation”按鈕，開頭仿真，并得出結(jié)果，如圖：我們可以通過轉(zhuǎn)變傳輸線的參數(shù)值來減小EMC三、LineSim仿真從圖上可以看出：在133MHz處，EMC已經(jīng)遠遠超過了FCC和CISPR的ClassB類標準。損耗分析在HyperLynx中還供給了有損傳輸線模型的仿真分析。只需要按下工具條上的按鈕，就可以進入有損仿真狀態(tài)。我們還可以進一步分別觀看介質(zhì)損耗和導體損耗，只需要在原理圖的傳輸線符號上點擊鼠標右鍵。點擊頻域〔FrequencyDomain〕查看表“Loss”，請留意只有在有損仿真被使能時才消逝此圖表。三、LineSim仿真點擊衰減率按鈕，確認Resistive和Dielectric復選框已經(jīng)被選中，我們可以分析曲線顯示在高頻時信號的衰減是如何增加的。串擾分析——根本模型在這一局部中我們承受一個三線串擾的例子來說明如何進展串擾分析以及減小串繞的方法。首先要建立傳輸線模型，建立串擾模型的關(guān)鍵在于要將相關(guān)的傳輸線添加到同一個耦合區(qū)域中，具體方法為：右擊第一條傳輸線的符號，翻開傳輸線編輯對話框。在“Coupled”中選擇單項選擇按鈕“Stackup”，就會進入“AddtoCouplingRegions”對話框頁，〔NewCoupling〕將消逝在左邊的窗口中。點擊“EditcouplingRegion”頁，可以掃瞄我們建立的耦合區(qū)域的截面圖。從這里，點擊Layer對話框中的下拉菜單，我們從中選擇“3,Signal,InnerSignal1”，使得傳輸線位于該信號層。點擊傳輸線類型“Transmission-LineType”頁表，在Comment域中填上“Aggressor1”，點擊“確定”按鈕退出。重復以上的幾個步驟，用同樣的方法建立其次和第三根網(wǎng)絡，必需留意保證三根傳輸線處于同一個耦合區(qū)域“Coupling0001”中，命名其次根位于中間的傳輸線為“Victim”[TL〔A1,B1〕]，而第三根位于右邊的傳輸線命名為“Aggressor2”[TL〔A2,B2〕]。它們之間的左右位置可以通過窗口底部的左右方向的箭頭移動，依據(jù)需要調(diào)整三根傳輸線的位置，模型建立好后如圖示：三、LineSim仿真串擾分析——根本模型三、LineSim仿真串擾分析我們還可以直觀的觀看耦合區(qū)域之間的電力線和磁力線，只需要在原理圖上右擊傳輸線，選擇“FieldSolver”頁，點擊“Start”按鈕。點擊“View…”按鈕，還可以看到阻抗、電磁場耦合參數(shù)和耦合線端接等一些具體數(shù)值。三、LineSim仿真藍色的線代表耦合域之間的電力線紅色的線代表磁力線串擾分析——減小串擾的根本方法三、LineSim仿真依據(jù)信號完整性的學問，這些方法可以有效地減小串擾：增加傳輸線間距；減小介質(zhì)層厚度；端接匹配阻抗；固然，在這里我們可以直接通過端接優(yōu)化向?qū)А睺erminatorWizard〕來分析各個元件的參數(shù)值，以確定產(chǎn)生串擾的緣由，減小串擾。注：數(shù)字示波器供給了cliptocopy功能，使得用戶可以直接將結(jié)果導出到需要的文本或者其他編輯工具中。單線網(wǎng)絡模型在這里，我們承受HyperLynx自帶的demo.hyp文件為例來說明。選擇clock網(wǎng)絡，并觀看各個端口。四、BoardSim交互式仿真單線網(wǎng)絡模型四、BoardSim交互式仿真各個端口指派好以后可以通過“.REFICAutomappingFile…”對話框具體查看。單線網(wǎng)絡模型翻開數(shù)字示波器，選擇AttachProbes…，翻開指派示波器探頭的對話框，指派示波器通道。四、BoardSim交互式仿真單線網(wǎng)絡仿真和優(yōu)化使用數(shù)字示波器和頻譜進展仿真，示波器探頭指派好以后，它們的位置顯示于板掃瞄器中的各個對應顏色的箭頭，它們的顏色與示波器各通道的顏色全都。選擇菜單的“Wizards”選項，選擇“TerminatorWizard…”，端接向?qū)υ捒驅(qū)⒎_。BoardSim可以自動地為您計算出最正確的端接元件值在端接向?qū)Т翱谥校c擊右上方的值應用“ApplyValues”按鈕。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉對話框，就可以將適宜的參數(shù)值應用到模型中。再次仿真后就可以得到信號完整性較好的波形。四、BoardSim交互式仿真串擾分析選擇所需要的網(wǎng)絡。選擇主菜單“Crosstalk”－>“EnableCrosstalkSimulation”。或者點擊工具條上的圖標按鈕，使能串擾仿真。再選擇主菜單上的“Crosstalk”－>“SetCrosstalkThresholds”。翻開設(shè)置串擾域值對話框。點擊“UseElectricalThresholds”單項選擇框，輸入適宜的串擾域值。點擊“ChangeDefaultICModel…”按鈕，設(shè)置適宜的Rise/falltime值。可以通過“WalkCouplingRegions〔FieldSloverviews〕…”觀看各個耦合區(qū)域〔在圖上顯示為白色的耦合條〕，表示的就是超過我們設(shè)定的超過耦合域值的區(qū)域。另外，點擊“Impedance”按鈕，就會顯示L、C、Z值并優(yōu)化串擾段的端接值。我們還可以通過主菜單“File”－>“ExportNet/Boardto…”?？梢詫⒛壳氨环治龅木W(wǎng)絡或者整板信息導出到各種仿真器如LineSim中進展具體的仿真分析。四、BoardSim交互式仿真BoardSim板級分析BoardSim供給了一個更為強大的板級分析工具，可以對整個幅員進展分析，也可以對用戶感興趣的重要信號網(wǎng)絡進展具體的分析。點擊工具條上的Batchmode按鍵，翻開板級優(yōu)化向?qū)??？焖俜治觥睶uickanalysis〕，可以依據(jù)需要選擇您感興趣的選項，點擊下一步進入Batch-ModeAnalysis設(shè)置頁面，設(shè)置適宜的參數(shù)值，這樣在快速分析報告中我們就可以看到。具體仿真〔DetailedSimulations〕，包括“Runsignal-integrity(SI)simulationsonselectednets”和“RunEMCsimulationsonselectednets”，這會對重要的網(wǎng)絡進展具體的仿真分析。并且分別對最好、典型、最壞三種狀況給出。板級向?qū)Х治鲞\行完成以后，會報告板上各網(wǎng)絡分析的狀態(tài)，并輸出的報告文件。除此之外，具體仿真還給出了一個.CSV〔“CommaSeparatedValues”文件，包含了報告中全部的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，它可以直接被Microsoft的Excel或者其他電子表格或數(shù)據(jù)庫程序翻開〕和一個.SDF〔“StandardDelayFormat”文件包含了包括中的管腳延遲信息，它可以被Verilog和VHDL仿真器調(diào)用，或者其他的時序分析工具〕。您可以依據(jù)報告文件對網(wǎng)絡進展分析和優(yōu)化以提高信號質(zhì)量。四、BoardSim交互式仿真BatchMode分析工具四、BoardSim交互式仿真快速分析，可以依據(jù)需要選擇感興趣的選項具體仿真，包括SI和EMC仿真過孔效果仿真多層板中過孔是不行避開的，BoardSim分別供給了有過孔和無過孔的模型仿真。通過“Edit”－>“ViaModeling…”，翻開仿真過孔模型的對話框。點擊取消左上方的“IncludeViaLandC”復選框，此時仿真過程中不包括過孔模型。點擊選中“IncludeViaLandC”復選框，此時仿真過程中包括過孔模型，選擇單項選擇項“Auto-Calculate”，BoardSim就會使用內(nèi)部計算器對設(shè)計中的每個過孔類型的電感和電容參數(shù)自動地進展計算。選項“User-SuppliedGlobalLandC”允許使用一個單一的L和C參數(shù)應用設(shè)計中的全部過孔。還有更高級的“User-SuppliedPadstack-SpecificLandC”選項可以讓用戶使用一個Spreadsheet表格格式對設(shè)計中的任意一個或全部的過孔不進展自動計算，而依據(jù)用戶的要求，使用手工設(shè)置。四、BoardSim交互式仿真過孔效果仿真對話框四、BoardSim交互式仿真包括過孔模型的仿真在設(shè)計中的全部過孔使用單一L和C參數(shù)手工設(shè)置全部過孔的L和C參數(shù)BoardSim自動計算給出過孔的L和C參數(shù)差分網(wǎng)絡仿真在這里我們承受BoardSim的演示文件“DEMODIFF.HYP”的“drv1_out3+”和它的負極性對“drv1_out3-”網(wǎng)絡來說明。選擇主菜單“Crosstalk”－>“EnableCrosstalkSimulation”使能串擾仿真,設(shè)置電壓串擾域值20mV。點擊“OK”按鈕關(guān)閉對話框?！擦粢猓哼@樣做只是為了允許差分對中兩根網(wǎng)絡的耦合，不管它們之間的耦合是多么的微弱。〕翻開“CouplingRegion”對話框觀看耦合區(qū)域，并點擊其底部的“Impedance”按鈕，翻開描述差分對電特性信息的分隔窗口。以便觀看窗口中通過HyperLynx的fieldsolver計算出的差分對差分阻抗，如后頁圖：至于串擾的波形以及量化數(shù)值就可以通過數(shù)字示波器的波形仿真和眼圖仿真功能來實現(xiàn)。另外，我們也可以承受端接優(yōu)化向?qū)韮?yōu)化各項參數(shù)的值。四、BoardSim交互式仿真差分網(wǎng)絡仿真四、BoardSim交互式仿真眼圖HyperLynx的數(shù)字示波器不僅供給波形仿真結(jié)果輸出，還供給了眼圖的示波器。翻開示波器窗口中，點擊其右上方的“Operation”選項中選擇單項選擇按鈕“EyeDiagram”。點擊取消“Show”窗口的“EyeMask”復選框的選擇狀態(tài)。在窗口中點擊眼圖的配置按鈕“Configure…”，翻開配置眼圖的“ConfigureEyeDiagram”對話框，選擇輸入的隨機序列〔可以承受指定長度的假隨機位序列〔PRBS〕或者用戶自定義的模式〕。在示波器窗口，點擊開頭仿真“StartSimulation”按鈕，開頭建立眼圖。當仿真完成，調(diào)整眼圖在示波器窗口中的位置，讓眼圖可以位于示波器的中間位置。觀看眼圖的睜開程度，以分析網(wǎng)絡的抖動和信號質(zhì)量。四、BoardSim交互式仿真眼圖對話框四、BoardSim交互式仿真觸發(fā)器的配置四、BoardSim交互式仿真在此下拉菜單中，選擇<Custom>就可以在下面的位編輯框中編輯您需要的模式,然后點擊save可以保存。一般來說，我們在仿真時都承受指定長度的假隨機位序列〔PRBS〕。HyperLynx供給了一個HyperLynxVisualIBISEditor〔直觀的IBIS編輯器〕，點擊HyperLynx軟件的菜單“Edit”－>“IBISICModels〔.IBS〕…”，就可以翻開編輯器，如以以下圖：我們可以翻開已有的.ibs文件加載IBIS文件或是編輯IBIS文件。五、IBIS編輯器簡介一般功能編輯窗口供給了一套豐富的編輯功能，類似于現(xiàn)在市場上基于MFC的編輯器。這個編輯主要包括以下特點：?多級的Undo和Redo操作。?完整的Cut/Copy/Paste/Delete操作。?查找/搜尋〔Find/Search〕功能。?支持替換〔Replace〕操作。?Tab-to-space的轉(zhuǎn)換。?