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实例探究 | 基于HFSS 3D Layout的时域仿真分析

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HFSS 3D Layout是Ansys公司推出的专门用于PCB和封装的全波三维电磁场仿真工具,其计算过程完全基于HFSS的有限元算法内核,同时提供了EDA风格操作界面和仿真设置流程,更加符合layout行业的操作习惯,在确保仿真精度与HFSS一致的同时,很好地弥补了HFSS在PCB与封装仿真中操作便利性上的不足,能够为用户带来良好的仿真体验。

HFSS 3D Layout的内核虽然为频域算法,但其界面集成了时域求解器,故可仅利用HFSS 3D Layout进行时域分析,而无需采用“场路协同”的方式来创建Circuit电路进行仿真,可省去较多的操作步骤,提高仿真效率。

本文以一个示例来展示HFSS 3D Layout的时域仿真分析流程。      

     

基于HFSS 3D Layout的时域仿真分析

PCB模型

     
AEDT中可直接导入EDA模型,导入后将直接由HFSS 3D Layout打开,或者由SIwave中的模型导出至HFSS 3D Layout,两种方式等效。  
为了节省仿真时间,本示例截取了一部分PCB板模型进行仿真,模型中包含了两条数据传输链路,且保留了数据链路两端的IC器件,如下图所示;保留IC器件的目的是为了给即将插入的外部电路器件提供引脚接口。  
 
       

基于HFSS 3D Layout的时域仿真分析

搭建时域电路

       
本示例进行常见的SI分析,包括时域波形以及眼图等仿真。在Component Libraries中找到Eye Source器件并拖入Layout界面中,作为电路仿真的电压源。                    
                   
为了验证两条信号链路在不同速率下的数据传输情况,在Layout中添加两个Eye Source,并分别设置这两个Eye Source的参数,包括UI和BitPattern等。                    
                   
同时选中IC器件和Eye Source器件,点击鼠标右键,选择Connect Pins…将Eye Source器件的引脚与IC器件中相关的引脚连接,对另外一个Eye Source执行相同的操作。                    
                   
Eye Source器件与IC器件引脚连接完成,如下图所示,在IC器件的Pin处将自动创建端口,且选中Pin处的矩形框,双击可再次编辑Eye Source。                    
                   
采用同样的方式,在信号链路另一端的IC器件处连接两个外部50Ω的端接电阻,并完成Pin连接,如下图所示。                    
                   
至此,时域仿真电路搭建完成,在导航树的Excitations节点下将自动创建6个端口。                    

                 
                     

基于HFSS 3D Layout的时域仿真分析

仿真设置

                       
添加HFSS求解设置,如下图所示:                    
                   
设置Co-Simulation,如下图所示:                    
                   
添加时域求解设置,如下图所示,然后运行时域仿真。                    

                     

基于HFSS 3D Layout的时域仿真分析

时域结果分析

                       

50Ω电阻端接处的时域波形如下图所示,Eye Source不同,得到的时域波形也不同。

两条信号链路上得到的眼图结果如下图所示,不同的信号传输速率,眼图形状不同。

对比“场路协同”仿真得到的眼图可知,二者结果吻合很好,相差无几,说明这两种方法可等效。        

           

基于HFSS 3D Layout的时域仿真分析

总结

             

在HFSS 3D Layout中进行的时域仿真分析,实则是本来需要在HFSS和Circuit中进行的“场仿真”和“路仿真”,在HFSS 3D Layout同一设计工程下直接实现了,两种方式可等效,避免了过多的操作步骤,提高了仿真效率。

来源:艾羽科技

HFSSSiwave电路通用汽车新能源ANSYS
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首次发布时间:2024-01-02
最近编辑:4月前
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