Simulación de integridad de la señal y la potencia
Integre la simulación en los flujos de trabajo de automatización del diseño electrónico (EDA)
Integridad de la señal y de la potencia en sistemas digitales
Las altas velocidades de transmisión de datos y la escala en miniatura de la electrónica de alta velocidad exigen una elevada integridad de la señal y la potencia (SI/PI), con un bajo riesgo de interferencias o ruido. A medida que aumenta la velocidad de transmisión de datos, aumenta la frecuencia de la señal y ésta se propaga más como una onda electromagnética de alta frecuencia que como la corriente de un circuito clásico, lo que provoca problemas de integridad de la señal. Comprender el comportamiento de la electrónica de alta velocidad va más allá de la simulación de circuitos: requiere un enfoque tridimensional de onda completa que pueda modelar completamente estos campos electromagnéticos para ayudar a analizar el diseño de placas de circuitos impresos de alto rendimiento.
Uso de un gemelo virtual para pruebas SI/PI virtuales
El enfoque de "gemelo virtual" puede reproducir las pruebas físicas en el entorno de simulación, lo que ayuda a los ingenieros de integridad de la señal y potencia a realizar sus diseños correctamente a la primera. Un gemelo virtual es un modelo de alta fidelidad del sistema que incluye todos los datos relevantes en un solo paquete. Se pueden replicar virtualmente pruebas comunes de integridad de señal/potencia (SI/PI), como caída de voltaje por IR, diagrama de ojo y gráficos de bañera, al igual que las configuraciones de prueba de compatibilidad electromagnética (EMC), como la medición de emisiones y la inyección de corriente masiva (BCI).
Los gemelos virtuales fiables requieren modelos precisos. SIMULIA ofrece acceso a bases de datos de materiales con las propiedades de sustratos propios reales y la posibilidad de crear materiales personalizados a partir de datos medidos utilizando diversos modelos de propiedades de materiales, como los materiales dependientes de la frecuencia.
Análisis de la integridad de la señal, la integridad de la alimentación y la compatibilidad electromagnética (EMC)
Las herramientas de simulación electromagnética de CST Studio Suite pueden integrarse en los flujos de trabajo de automatización del diseño electrónico (EDA) utilizando muchas herramientas ECAD y MCAD estándar del sector, ofreciendo a los ingenieros electrónicos la capacidad de analizar los problemas de integridad de la señal y la potencia y los problemas de EMC en todas las fases del ciclo de diseño: antes del diseño, durante el diseño y después del diseño.
Integridad de la señal en placas de circuito impreso, circuitos integrados y cables
Herramientas especializadas ofrecen a los ingenieros profesionales comprobadores de reglas y solvers necesarios para analizar paquetes de circuitos integrados (IC), una placa de circuito impreso (PCB) y cables. Los solvers 3D de uso general pueden simular toda la placa y el dispositivo en su conjunto. La tecnología Broadband Macromodeling proporcionada por el IdEM permite la extracción de modelos SPICE a partir de la simulación de campos electromagnéticos en 3D. La simulación detransferencia de calor conjugada (CHT) puede acoplarse a la simulación electromagnética para analizar el rendimiento térmico de los componentes electrónicos y diseñar sistemas de refrigeración.
Simulación electromagnética en EDA
- Análisis de integridad de la señal
- Análisis de integridad de potencia
- Macromodelado de banda ancha
Análisis de integridad de la señal
La integridad de la señal (SI) consiste en mantener la calidad de los datos transmitidos a través de un canal, permitiendo que el patrón digital de unos y ceros se recupere de forma fiable a partir de la señal analógica. La principal medida de esto es el diagrama de ojo, la forma adoptada en un osciloscopio por muchos bits aleatorios. Los efectos críticos son la fluctuación de fase, las pérdidas y el ruido procedente de fuentes como la diafonía (interferencia entre canales) y la interferencia entre símbolos (interferencia entre bits sucesivos).
Análisis de integridad eléctrica
La integridad de la potencia (PI), por su parte, consiste en analizar el rendimiento de la red de distribución eléctrica. Ayuda a garantizar que la tensión recibida en un componente está dentro de las tolerancias y no introduce interferencias. La caída de voltaje por IR, la disminución de la tensión a través del plano de potencia (PCB) debido a las pérdidas, es una preocupación común de PI. La electrónica de potencia introduce ruido de conmutación: variaciones de alta frecuencia en la tensión que pueden causar interferencias y problemas de SI. La colocación de condensadores de desacoplamiento (decaps) puede reducir el ruido y evitar su transmisión.
la simulación 3D de onda completa captura el comportamiento completo de un dispositivo y su electrónica sin aproximaciones analíticas. Incluye cables, placas de circuitos con pares diferenciales o líneas con pérdidas y paquetes de chips. Revela posibles problemas que la simulación 2D y de circuitos puede pasar por alto, mucho antes de comprometerse a fabricar un prototipo físico. Los problemas de integridad de la señal pueden detectarse en una fase temprana, y las causas fundamentales de los problemas pueden encontrarse y mitigarse con la ayuda de la visualización en 3D.
Macromodelado de banda ancha
Para realizar una simulación precisa de la integridad de la señal/integridad de la potencia (SI/PI) de un sistema electrónico completo, debemos tener en cuenta todos los efectos de degradación de la señal y la potencia. Entre ellos figuran los efectos parásitos de interconexión, las interferencias de acoplamiento de interconexiones cercanas, las reflexiones debidas a discontinuidades y las propiedades dispersivas y no ideales de los materiales.
Integridad de la señal y la potencia ensistemas digitales
El macromodelado de banda ancha es un método muy eficaz para modelar sistemas electrónicos complejos. En el macromodelado, el resultado de una simulación de campo 3D de un componente individual se traduce en un modelo equivalente. Podemos utilizar este modelo como un "bloque" en simuladores de circuitos comunes (por ejemplo, SPICE), para llevar a cabo un análisis EMC y SI/PI detallado a nivel de sistema que incluya los efectos de degradación de la señal.
El macromodelado de banda ancha puede realizarse utilizando las herramientas de SIMULIA CST Studio Suite e IdEM. A partir de los parámetros de dispersión (parámetros S) de una simulación de onda completa en CST Studio Suite, IdEM extrae un macromodelo preciso. De manera crucial, para cualquier simulación numérica realista, IdEM puede garantizar que el modelo SPICE extraído es tanto pasivo , no amplifica las señales ni aumenta la potencia total, como causal , lo que significa que la señal de salida nunca precede a la de entrada.
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