Simulazione dell'integrità del segnale e della potenza
Integrare la simulazione nei flussi di lavoro EDA (Electronics Design Automation)
Integrità del segnale e dell'alimentazione nei sistemi digitali
L'alta velocità di trasmissione dei dati e la miniaturizzazione dell'elettronica ad alta velocità richiedono un'eccellente integrità del segnale e dell'alimentazione (SI/PI), con un basso rischio di interferenze o rumore. Con l'aumento della velocità di trasmissione dei dati, la frequenza del segnale aumenta e i segnali si propagano più come un'onda elettromagnetica ad alta frequenza che come una corrente classica del circuito, causando problemi di integrità del segnale. Comprendere il comportamento dell'elettronica ad alta velocità va oltre la simulazione di circuiti: richiede un approccio 3D fullwave in grado di modellare completamente questi campi elettromagnetici per aiutare ad analizzare la progettazione di schede a circuito stampato ad alte prestazioni.
Utilizzo di un gemello virtuale per test virtuali SI/PI
L'approccio del "gemello virtuale" consente di replicare i test fisici nell'ambiente di simulazione, aiutando gli ingegneri che si occupano dell'integrità del segnale e dell'alimentazione a realizzare i progetti al primo tentativo. Un gemello virtuale è un modello ad alta fedeltà del sistema che include tutti i dati pertinenti in un unico pacchetto. È possibile replicare virtualmente i test SI/PI più comuni, ad esempio la caduta IR, il diagramma oculare e le curve a vasca da bagno, così come le configurazioni di test di compatibilità elettromagnetica (EMC), come la misurazione delle emissioni e l'iniezione di corrente in blocco (BCI).
I gemelli virtuali affidabili richiedono modelli accurati. SIMULIA offre l'accesso ai database di materiali con le proprietà di substrati proprietari reali e la possibilità di creare materiali personalizzati a partire da dati misurati utilizzando vari modelli di proprietà dei materiali, come i materiali dipendenti dalla frequenza.
Analisi dell'integrità del segnale, dell'integrità dell'alimentazione e dell'EMC
Gli strumenti di simulazione elettromagnetica di CST Studio Suite possono essere integrati nei flussi di lavoro EDA utilizzando molti strumenti ECAD e MCAD standard del settore, offrendo agli ingegneri elettronici la possibilità di analizzare i problemi di integrità del segnale e dell'alimentazione e i problemi di EMC in tutte le fasi del ciclo di progettazione: prima del layout, durante il layout e dopo il layout.
Integrità del segnale in circuiti stampati, circuiti integrati, cavi
Gli strumenti specializzati forniscono agli ingegneri i controlli delle regole e i solutori necessari per analizzare i pacchetti di circuiti integrati (IC), una scheda a circuito stampato (PCB) e i cavi. I solutori 3D generici possono simulare l'intera scheda e il dispositivo nel suo complesso. La tecnologia di macromodellazione a banda larga fornita da IdEM consente l'estrazione del modello SPICE dalla simulazione del campo elettromagnetico 3D. La simulazione del trasferimento termico coniugato (CHT) può essere abbinata alla simulazione elettromagnetica per analizzare le prestazioni termiche dell'elettronica e progettare sistemi di raffreddamento.
Simulazione elettromagnetica in EDA
- Analisi dell'integrità del segnale
- Analisi dell'integrità dell'alimentazione
- Macromodellazione della banda larga
Analisi dell'integrità del segnale
L'integrità del segnale (SI) serve a mantenere la qualità dei dati trasmessi attraverso un canale, consentendo il recupero affidabile del modello digitale di uno e zero dal segnale analogico. La misura principale di questo è il diagramma oculare, cioè la forma descritta su un oscilloscopio da molti bit casuali. Gli effetti critici includono il jitter, la perdita e il rumore provenienti da fonti quali il crosstalk (interferenza tra i canali) e l'interferenza tra i simboli (interferenza tra i bit successivi).
Analisi dell'integrità dell'alimentazione
L'integrità dell'alimentazione (PI), invece, riguarda l'analisi delle prestazioni della rete di distribuzione dell'alimentazione. Assicura che la tensione ricevuta da un componente sia all'interno delle tolleranze e non introduca interferenze. La caduta IR, cioè la diminuzione della tensione attraverso il piano di alimentazione (PCB) dovuta a perdite, è un problema comune per la PI. I componenti elettronici introducono il rumore di commutazione, cioè variazioni ad alta frequenza della tensione che possono causare interferenze e problemi di SI. Il posizionamento dei condensatori di disaccoppiamento (separatori) può ridurre il rumore e impedirne la trasmissione.
La simulazione 3D a onda intera consente di acquisire il comportamento completo di un dispositivo e dei suoi componenti elettronici senza approssimazioni analitiche. Include cavi, circuiti stampati con coppie differenziali o linee con perdite e pacchetti chip. Rivela potenziali problemi che la simulazione 2D e dei circuiti può non notare, molto prima di impegnarsi nella produzione di un prototipo fisico. I problemi di integrità del segnale possono essere identificati precocemente e le cause all'origine dei problemi possono essere individuate e mitigate con l'aiuto della visualizzazione 3D.
Macromodellazione a banda larga
Per una simulazione accurata di integrità del segnale/integrità dell'alimentazione (SI/PI) di un sistema elettronico completo, è necessario considerare tutti gli effetti del segnale e della degradazione dell'alimentazione. Questi includono effetti parassiti di interconnessione, interferenze di accoppiamento da interconnessioni vicine, riflessioni dovute a discontinuità, proprietà dei materiali dispersive e non ideali.
Integrità del segnale e dell'alimentazione nei sistemi digitali
La macromodellazione a banda larga è un approccio estremamente efficace per la modellazione di sistemi elettronici complessi. Nella macromodellazione, il risultato della simulazione di un campo 3D di un singolo componente si traduce in un modello equivalente. Possiamo utilizzare questo modello come un "blocco" nei simulatori di circuiti comuni (ad esempio, SPICE), per effettuare una dettagliata analisi EMC e SI/PI a livello di sistema, compresi degli effetti di degradazione del segnale.
La macromodellazione a banda larga può essere eseguita utilizzando gli strumenti CST Studio Suite e IdEM di SIMULIA. Sulla base dei parametri di dispersione (parametri-S) ottenuti da una simulazione a onda completa in CST Studio Suite, IdEM estrae un macromodello accurato. Soprattutto, per qualsiasi simulazione numerica realistica, IdEM può garantire che il modello SPICE estratto sia passivo, non amplificando i segnali o aumentando la potenza totale, e causale, il che significa che il segnale di output non precede mai quello di input.
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