板级电源阻抗分析：技术与应用

PDN的阻抗分析是电源完整性分析中最典型的应用之一，PowerSI自带阻抗分析专用分析流程。下面结合一个具体的案例，介绍利用PowerSI进行单板阻抗分析和去耦设计的方法。

(1)在PowerSI窗口中单击菜单File→Open....打开案例文件powersi_ imp_ simulation.spd, 并选择Model Extraction 流程，如图2-64所示。

图2-64 PowerSI阻抗分析流程

在窗口中间是PCB版图显示区域，右边为显示控制(如层号、网络、电路器件等)窗口。该案例为典型的6层PCB设计，主要器件为一颗QFP封装的控制器芯片U1。我们将利用PowerSI分析U1芯片的输入阻抗及通过去耦电容优化阻抗谐振。

(2)单击流程窗口中的Check Stackup,设置并检查该PCB的叠层及焊盘过孔设置。该PCB板材为常见的FR4，将介电常数及损耗因子设置为4.5和0.02（一般材料中已设置介电常数和损耗因子），如图2-65所示。

图2-65 PCB叠层设置

(3) 单击流程窗口中的Select Nets，选择Setup P/G nets左键菜单，如图2-66所示。

图2-66 设置电源/地网络

在P/G nets classification wizard向导窗口中，选择器件U17,并单击“Next>"按钮进入下一步窗口，用鼠标右键单击VCC网络，选择右键菜单Classify as PowerNets，将VCC网络归类为电源。同理，将GND网络归类为地网络(GroundNets) 。（也可以在Net Manager中设置）如图2-67所示。

图2-67 电源/地网络归类

单击“Next>”按钮进行下一步，定义VCC电源网络对应的参考地网络名称，并赋值电源电压值，如图2-68所示。单击Finish按钮确认，保存后退出。

图2-68 电源与参考地匹配

(4) 单击流程窗口中的Assign Capacitor Models，打开Analysis Model Manager -Model Assignment对话框。选择Decap模块，模型类型为Capacitor,用鼠标右键单击弹出菜单，选择Browse Molel...菜单，如图2-69所示。

图2-69 查找电容库模型

弹出Analysis Model Manager- Browse [ Discrete:Capacitor ] Models对话框，单击菜单Library→Open Libry..会看到PowerSI安装目录下的Murata陶瓷电容库(..\Cadence_Sigrity_2018\share\library\decap library)，单击OK按钮导入模型，如图2-70所示。

图2-70 导入电容库模型

先对Size列进行排序，然后对Cnorm列排序，找到容值为100nF、封装尺寸为0603的X7R陶瓷电容模型GRM188R71E104KA01，如图2-71所示。

图2-71 从电容库中选择合适模型

单击 Select 按钮确认并退出模型浏览窗口。在ModelAssignment对话框中，所有的Decap类型去耦电容均被赋值为Murata陶瓷电容库中的GRM188R71E104KA01模型，如图2-72所示。

图2-72 Decap 与电容库模型管理

单击OK按钮确认退出Model Assignment对话框。Component Manager对话框自动弹出，可看出去耦电容cap1~cap6被自动赋值前面选中的Murata陶瓷电容模型，如图2-73所示。

(5)创建Port；

如下图所示，Setup中选择Port……，出现创建Port的对话框。点击该对话框中间的RefDes，可以将元件按标号进行排序。在我们这里有1颗控制芯片，创建1个port。选中芯片，然后点击下面的Generate Ports，就会分别创建好。然后关掉该窗口。或者单击流程窗口中的GeneratePort(s)（在这之前在Net Manager中选择好电源/地网络）---->选默认一直到----->finish，在弹出的 Port 窗口中查看网络端口是否正确；（也可手动添加端口，在port窗口中选择new添加端口，然后在LAYOUT中选择网络----右击选----±hook）,设置完后直接关闭窗口即可。如图2-74所示。