Sigrity电源完整性分析：从模型提取到辐射仿真

"sigrity简易教程" Sigrity是一款强大的电源完整性（PI）和信号完整性（SI）解决方案，主要应用于电子设计领域，帮助工程师解决高速数字系统中的电源和信号质量问题。本教程提供了一次深入理解Sigrity工具及其应用的机会，特别是对于那些通常难以获取的相关资料。 Sigrity PowerSI是其核心组件之一，它包含了五个关键的工作流程： 1. **模型提取**：通过这个功能，设计师可以提取集成电路封装或整个PCB板上信号和电源的频域阻抗参数以及S参数。这有助于分析电源分配网络（PDS）的谐振特性，确保设计在各种工作条件下保持稳定。 2. **噪声耦合分析**：此分析工具能展示电源网络在频域变化下的空间噪声分布情况，这对于识别和减少噪声源至关重要。 3. **EMC/EMI辐射仿真**：该功能用于模拟整块电路板的远场和近场辐射，帮助预测并降低电磁兼容性问题，避免因辐射超标导致的设计失败。 4. **本征谐振分析**：通过对设计的固有谐振值进行分析，可以评估系统的动态响应，包括品质因数等，确保设计在高速运行时不会出现不稳定现象。 5. **3D全波模型提取**：使用三维有限元方法（FEM）进行模型提取，提供精确的结构仿真，尤其适用于复杂几何形状的高精度建模。 不理想的电源完整性会导致一系列问题，如噪声容限减小、时序容限变窄、数据相移和抖动增加，以及电磁干扰（EMI）的增强。这些问题都可能直接影响到系统的性能和可靠性。 例如，电源模块（VRM）产生的噪声会通过电源分配网络（PDN）传递到芯片内部，造成电压波动，如图所示的电源线波动。此外，不同器件之间的耦合噪声和平面谐振噪声也会对系统性能产生负面影响。 为了优化PDN，需要仔细观察每个器件处的自阻抗，理解电容的寄生参数，如串联电感（ESL）和串联电阻（ESR）。这些参数在特定频率上可能导致电容谐振，影响电源稳定性。以示例1为例，选择合适的去耦电容可以显著改善电源噪声，提高系统性能。 通过Sigrity的这些工具和分析，设计师能够更有效地预测和解决高速数字设计中的电源和信号完整性挑战，从而提高产品的质量和可靠性。这个简易教程将引导学习者掌握Sigrity的核心功能，为实际工程应用打下坚实基础。