Simulation de l'intégrité du signal et de l'alimentation
Intégrez la simulation dans les flux de travail d'automatisation de la conception électronique (EDA)
Intégrité du signal et de l'alimentation dans les systèmes numériques
Les débit de données élevés et l'échelle miniature de l'électronique haute vitesse nécessitent une intégrité élevée du signal et de l'alimentation (SI/PI), avec un faible risque d'interférence ou de bruit. À mesure que les débits de données augmentent, la fréquence du signal augmente et les signaux se propagent davantage comme une onde électromagnétique haute fréquence qu'un courant de circuit classique, ce qui entraîne des problèmes d'intégrité du signal. La compréhension du comportement de l'électronique à grande vitesse va au-delà de la simulation de circuit : elle nécessite une approche 3D pleine onde capable de modéliser totalement ces champs électromagnétiques pour aider à analyser la conception de cartes de circuit imprimé à hautes performances.
Utilisation d'un jumeau virtuel pour les tests SI/PI virtuels
L'approche via jumeau virtuel permet de reproduire des tests physiques dans l'environnement de simulation, aidant ainsi les ingénieurs en intégrité des signaux et de l'alimentation à obtenir des conceptions correctes du premier coup. Un jumeau virtuel est un modèle haute fidélité du système qui inclut toutes les données pertinentes dans un seul package. Les tests SI/PI courants tels que la chute ohmique, le diagramme en œil et les courbes en baignoire peuvent être répliqués virtuellement, tout comme les configurations de test de compatibilité électromagnétique (CEM) telles que la mesure des émissions et l'injection de courant (BCI).
Les jumeaux virtuels fiables nécessitent des modèles précis. SIMULIA offre un accès aux bases de données de matériaux avec les propriétés de substrats propriétaires réels et la possibilité de créer des matériaux personnalisés à partir de données mesurées à l'aide de divers modèles de propriétés de matériaux, tels que les matériaux dépendants de la fréquence.
Analyse de l'intégrité du signal, de l'intégrité de l'alimentation et de la CEM
Les outils de simulation électromagnétique de CST Studio Suite peuvent être intégrés dans les flux de travail EDA à l'aide de nombreux outils ECAD et MCAD standard. Les ingénieurs en électronique peuvent ainsi analyser les problèmes d'intégrité du signal et de l'alimentation et les problèmes de CEM à toutes les phases du cycle de conception : pré-configuration, pendant la configuration et après la configuration.
Intégrité du signal dans les circuits imprimés, les circuits intégrés, les câbles
Des outils spécialisés fournissent aux ingénieurs professionnels des vérificateurs de règles et des solveurs nécessaires pour analyser les boîtiers de circuits intégrés (IC), les circuits imprimés (PCB) et les câbles. Les solveurs 3D à usage général peuvent simuler l'ensemble de la carte et de l'appareil. La technologie de macromodélisation à large bande fournie par IdEM permet l'extraction du modèle SPICE à partir de la simulation de champ électromagnétique 3D. La simulation de transfert thermique conjugué (CHT) peut être couplée à la simulation électromagnétique pour analyser les performances thermiques de l'électronique et concevoir des systèmes de refroidissement.
Electromagnetic Simulation in EDA
- Analyse de l'intégrité du signal
- Analyse de l'intégrité de l'alimentation
- Macromodélisation à large bande
Analyse de l'intégrité du signal
L'intégrité du signal (SI) consiste à maintenir la qualité des données transmises via un canal, ce qui permet de récupérer de manière fiable le modèle numérique composé de uns et de zéros à partir du signal analogique. La mesure principale est le diagramme en œil, la forme créée sur un oscilloscope par de nombreux bits aléatoires. Les effets importants incluent l'instabilité, la perte et le bruit provenant de sources telles que la diaphonie (interférence entre canaux) et les interférences inter-symboles (interférence entre bits successifs).
Analyse de l'intégrité de l'alimentation
L'intégrité de l'alimentation (PI), quant à elle, consiste à analyser les performances du réseau de distribution d'énergie. Elle permet de s'assurer que la tension reçue au niveau d'un composant se situe dans les tolérances et n'introduit pas d'interférences. La chute ohmique (diminution de la tension sur le plan d'alimentation de circuits imprimés due aux pertes) est un problème de PI courant. Les composants électroniques d'alimentation introduisent un bruit de commutation : des variations de haute fréquence dans la tension qui peuvent provoquer des interférences et des problèmes de SI. Le positionnement des condensateurs de découplage (décaps) peut réduire le bruit et empêcher sa transmission.
La simulation de pleine onde en 3D capture le comportement complet d'un appareil et de ses composants électroniques sans approximation analytique. Elle inclut les câbles, les circuits imprimés avec paires différentielles ou lignes avec perte et les boîtiers à puce. Elle révèle les problèmes potentiels que la simulation 2D et de circuit peut manquer, bien avant de s'engager dans la fabrication d'un prototype physique. Les problèmes d'intégrité du signal peuvent être identifiés rapidement, et les causes profondes des problèmes peuvent être identifiées et atténuées à l'aide de la visualisation 3D.
Macromodélisation à large bande
Pour une simulation précise de l'intégrité du signal/l'intégrité de l'alimentation (SI/PI) d'un système électronique complet, nous devons prendre en compte tous les effets de la dégradation du signal et de l'alimentation. Il s'agit notamment d'effets parasites d'interconnexion, d'interférences de couplage provenant d'interconnexions à proximité, de réflexions dues à des discontinuités, de propriétés de dispersion et de matériaux non idéaux.
Intégrité du signal et de l'alimentation dans les systèmes numériques
La macromodélisation à large bande est une approche très efficace pour la modélisation de systèmes électroniques complexes. Dans la macromodélisation, le résultat d'une simulation de champ 3D d'un composant individuel se traduit par un modèle équivalent. Nous pouvons utiliser ce modèle comme un "bloc" dans les simulateurs de circuit commun (par exemple, SPICE) pour effectuer une analyse détaillée de CEM et des SI/PI au niveau du système, y compris les effets de dégradation du signal.
La macromodélisation à large bande peut être effectuée à l'aide des outils SIMULIA CST Studio Suite et IdEM. Basé sur les paramètres de diffusion (paramètres S) d'une simulation en onde pleine dans CST Studio Suite, IdEM extrait un macromodèle précis. Surtout, pour toute simulation numérique réaliste, IdEM peut s'assurer que le modèle SPICE extrait est à la fois passif, sans amplification des signaux ni augmentation de la puissance totale, et causal, ce qui signifie que le signal de sortie ne précède jamais l'entrée.
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