还在为过孔建模头疼吗？人家都在这么做

2016-12-11 by:CAE仿真在线来源:互联网

如今,SI工程师越来越多地使用EDA软件来帮助评估PCB过孔。EDA仿真流程一般分为Pre-Layout(前仿)和Post-Layout(后仿)两个阶段。前仿即在未进行布板之前,使用EDA工具自带的一些模型(如传输线,过孔,连接器等)来进行前期的评估,有助于指导后续的布线。后仿则是指将完成的版图导入进EDA工具中,利用电磁场的方法去求解S参数,TDR等指标来更精确地评估已经完成布线的设计,从而可以及早地在投版之前发现一些问题并且更正,前仿和后仿的流程极大地提高了SI工程师的效率。

目前市场上主流的一些仿真工具都可以进行前仿和后仿,但是在这些软件中进行过孔的建模成为了SI工程师比较头疼的问题。这些仿真工具自带了一些过孔的模型,单都过于简单。如果要进行复杂过孔模型的建模,就必须要自己画图建模,但是这个过程是比较痛苦的,没有丰富CAD经验的工程师可能需要花上很久的时间。目前,大公司SI工程师评估PCB过孔的首选是一款来自国产EDA公司芯禾科技的ViaExpert工具。今天小编来带领你全面了解一下:

在前仿阶段,ViaExpert提供了很多经典的建模模板。通过这些模板,我们可以很方便地将过孔模型建立起来,如图1所示,ViaExpert提供了差分过孔,表贴器件,AC电容,BGA球,过孔阵列等模板,我们选择其中的“Model With SMA”作为范例。这个模板支持过孔上面连接SMA连接器的情形。

图1

随后就会出现参数设置的界面,如图2所示。我们在此选择加入两个SMA Package。在这个设定界面中我们可以设定PCB层数,编辑PCB版的Stackup,信号过孔的坐标等参数。

图2

对于每个SMA Package参数的定义,在选择所要编辑的SMA Package以后点击“Edit”,就可以唤出编辑菜单,如图3。在编辑菜单中,可以很方便地定义过孔所连接走线的所在层,线宽,线长,信号孔焊盘,接地过孔的圈数,个数,相对信号过孔中心的半径,角度,接地孔焊盘等诸多参数。并且这些参数都可以设置为变量,便于进行参数扫描和优化。

图3

在本例中,我们对于信号孔焊盘和接地过孔焊盘都使用了默认的设定,如果用户需要自定义,点击信号/接地孔旁边的“Edit”就可以对焊盘进行定义,如图4所示。在焊盘编辑菜单中,可以对焊盘的大小进行定义,并且支持对焊盘和反焊盘进行分层定义。右侧的剖面图会实时地显示设定后的效果。

图4

设置完成以后,在Footprint界面将会显示二维平面图,此时点击菜单栏中的3D View图标就可以查看三维模型了,我们建立的SMA过孔模型如图5所示。

图5

3D View检查无误后,就可以到Analysis下面选择仿真的solver,设置扫频范围,同时也可以设置边界条件,本例使用了默认的边界设定。如图6所示,在Solver的选择上,ViaExpert提供了传统的FEM求解器和Hybrid求解器。Hybrid求解器采用的是一种新型的FastVia求解方式,即对于过孔在连接有信号走线的金属层使用FEM,而对于和过孔没有走线连接的层则使用2D Sheet来进行等效。这样一来,对于过孔数量较大,层数较多的模型,Hybrid求解器有着明显的优势。

图6

ViaExpert同时也支持导出到HFSS和CST,在前仿阶段,ViaExpert的过孔建模是非常快速便捷的。在后仿阶段,ViaExpert支持对Cadence Allegro版图文件的直接导入,并且允许对导入的过孔进行编辑,因此对于HFSS和CST的用户来讲,使用ViaExpert来进行建模和导入brd文件的处理是很方便的。如图7所示,ViaExpert由于具有和HFSS,CST良好的接口,在导出到HFSS以后,用户只需要在HFSS点击仿真即可,至于端口,边界等设定,ViaExpert已经为你设置好了。

图7

最后我们来看一下分别使用ViaExpert的Hybrid求解器和HFSS仿真后的结果对比吧,如图8所示,红色曲线为ViaExpert的传统FEM求解器结果,绿色为Hybrid求解器结果,蓝色为HFSS结果,可以看到Hybrid和HFSS的结果是很接近的,但是在求解速度上,Hybrid的优势很明显,大约有3.5倍速度的提升!