由于高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率和緊密耦合布線，高速PCB設(shè)計的串擾分析變得越來越重要。傳統(tǒng)的基于路的分析已不能滿足精度要求，需要三維全波電磁求解器來模擬與PCB結(jié)構(gòu)和頻率相關(guān)的效應(yīng)。本文介紹了一種兼具速度和精度的新型混合求解器技術(shù)，同時開發(fā)了通過S參數(shù)后處理用于量化串擾水平的串擾度量的技術(shù)。結(jié)合這兩種技術(shù)，工程師可以僅在數(shù)小時內(nèi)就能按計劃實現(xiàn)全板串擾分析，從而顯著縮短layout后的檢查時間并確保及時簽核。

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簡介

串擾存在于高速PCB中的不同區(qū)域。導(dǎo)致串擾的一個重要來源是連接器和封裝下的引腳通孔區(qū)域和扇出區(qū)域。在本文中，我們將用Heracles工具來進行快速全板串擾掃描，以實現(xiàn)信號完整性和高速PCB設(shè)計的簽核。Heracles提供的混合全波EM求解器具有與傳統(tǒng)3D求解器相同的精度，但運行速度提高了一個數(shù)量級。

圖 1 Heracles 流程

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混合電磁場求解器

Heracles集成了一套新的基于區(qū)域分解的混合算法，與傳統(tǒng)的3D求解器相比，它在保持3D仿真精度的同時能顯著提高速度。首先，3D PCB結(jié)構(gòu)會被分解為多個層，其中具有純via的層可以使用via求解器快速求解，而具有via和trace的層則通過3D FEM求解器來解決。

圖2 Hybrid 電磁場求解器

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針對串擾的ICN/TDT

在頻域中，ICN（累積串擾噪聲）一般被用于量化串擾水平，它表示串擾作為頻域中串擾噪聲相對于被傳輸信號的功率譜的加權(quán)和。 在時域中，NEXT和FEXT串擾可以通過其頻域?qū)?yīng)的傅里葉變換獲得。測量峰值能表示相應(yīng)干擾源的串擾水平。所有干擾源的串擾噪聲總和就是時域中的串擾量化。

圖3 單擾 ICN 與 TDT

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全板串擾檢查

在芯禾科技Heracles工具中，設(shè)計人員可以輕松選擇協(xié)議中定義的網(wǎng)絡(luò)匹配規(guī)則的串擾掃描區(qū)域。在串擾矩陣中，使用了3種顏色來突出顯示串擾級別（pass/warning/alert）。 串擾矩陣允許設(shè)計人員在Allegro工具中定位串擾熱點，并返回EM仿真模型。

圖4 EM 仿真模型

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結(jié)論

本文介紹了Heracles工具中的混合求解器技術(shù)。與傳統(tǒng)的3D求解器相比，它可以在保持3D仿真精度的同時顯著提高速度。設(shè)計人員使用Heracles工具，能夠在幾個小時內(nèi)實現(xiàn)完整的全電路板串擾分析，從而顯著縮短layout后的檢查時間并確保及時簽核。

圖5 仿真結(jié)果