4.1. Программы анализа целостности сигналов и электромагнитной совместимости

Omega Plus, Compliance (Quantic EMC). Пакеты Omega Plus и Compliance канадской компании

Quantic-EMC позволяет оценивать влияние конструктивных особенностей печатных плат на их электрические характеристики, а также оценить электромагнитную совместимость устройств еще до изготовления реальных конструкций, тем самым сокращая сроки и стоимость проектирования при повышении качества (рис. 33).

Пакет Compliance (рис. 34) представляет собой дальнейшее развитие хорошо зарекомендовавшей себя программы Omega Plus, предназначенной для работы на ПК под управлением ОС Windows. Различные модули позволяют анализировать целостность сигналов, перекрестные искажения, временные задержки, время установления сигналов и помехоустойчивость, а также электромагнитное излучение нижней и верхней сторон печатных плат в широком диапазоне частот.

Большой набор трансляторов позволяет импортировать в систему проекты печатных плат, разработанных в таких пакетах, как P-CAD, SPECCTRA, Mentor BoardStation, OrCAD, Protel, PADS PowerPCB и др.

На сегодняшний день Quantic-EMC анонсировала новую версию своей расширенной библиотеки IBIS моделей Expanded Quantic Model Library v8. В библиотеку включены модели последних семейств микропроцессоров, программируемой логики, сигнальных процессоров, памяти ведущих мировых производителей Xilinx, Altera, Samsung, Texas Instruments, Freescale, Lattice и др.

Все модели построены с учетом данных, полученных от производителей, и учитывают тип используемого корпуса, количество выводов и рабочее напряжение. Все модели тщательно проверены, поэтому компания Quantic гарантирует их достоверность. Новая версия библиотеки доступна бесплатно всем пользователям продукта Compliance с активным контрактом на техническую поддержку. Компания Quantic-EMC также принимает заказы на разработку IBIS моделей любых интегральных устройств.

Окно программы Omega PLUS

Окно программы Compliance

SpeedXP Suite (Sigrity). Пакет SpeedXP Suite (разработчик Sigrity) представляет собой интегрированную

среду анализа целостности сигналов и перекрестных искажений на сложных печатных платах и кристаллах интегральных микросхем.

В состав пакета входят два самостоятельных приложения, имеющих единый интерфейс и общую базу данных: Speed2000 и PowerSI. Недавно компания выпустила новый продукт XcitePI, предназначенный для моделирования проблем ЭМС в корпусах и подложках высокоскоростных интегральных схем:

· Speed2000 – пакет анализа проблем ЭМС с оригинальным вычислительным ядром, работающий во временной области. Главным отличием его от аналогичных продуктов других производителей является то, что цепи заземления и питания, в том числе выполненные в виде внутренних слоев питания и заземления, здесь не считаются идеальными;

· программа PowerSI выполняет аналогичные функции, но ее ядро работает в частотной области. Здесь можно рассчитать спектры сигналов и помех в различных проводниках печатных плат, оценить частотные характеристики отдельных узлов микросхемы, оптимизировать размещение экранов;

· программа XcitePI предназначена для моделирования проблем ЭМС в корпусах и подложках высокоскоростных интегральных схем. Учитываются эффекты распространения не только в сигнальных проводниках, но и в цепях питания и заземления всего стека слоев (рис. 35).

Анализ помех в слое заземления в пакете Speed2000 компании Sigrity

Алгоритмы Speed2000, на которых основана вся серия программ, первоначально разработаны доктором Фангом (тогда доцентом кафедры электротехники в Бингемтонском университете) и его учениками. Электромагнитные алгоритмы моделирования, которые он разработал, оказались в 1000 раз быстрее предыдущих методов. Фанг запатентовал алгоритмы и для дальнейшего развития ПО основал компанию под названием Sigrity, продукты которой выпускаются до сих пор.

Программные пакеты анализа ЭМС и целостности сигналов. Кроме отмеченных выше, широкое

применение нашли еще ряд программных пакетов анализа целостности сигналов и ЭМС.

EMCScan – программа моделирования электромагнитного излучения печатных плат (рис. 36). В данную программу импортируются печатные платы, разработанные в других системах. Передается информация о топологии печатных плат, список цепей и перечень компонентов. К указанным цепям подключаются источники сигналов и нагрузок, для компонентов составляются линейные схемы замещения входных и выходных комплексных сопротивлений (используются модели стандарта IBIS) и проводится анализ в частотной области. Рассчитываются комплексные амплитуды токов и напряжений и напряженности электрического и магнитного полей на заданных частотах. При превышении допустимого уровня излучения диагностируется цепь или область печатной платы, вносящая наибольший вклад в уровень излучения, и производится повторная трассировка, изменяются типы компонентов, вводятся слои металлизации и проводятся другие мероприятия до изготовления реальной конструкции.

Результат работы программы EMCScan

BoardSpecialist – программа анализа целостности сигналов печатных плат (включает в себя PCB Greenfield, BoardScan и Phidias). В результате моделирования переходных процессов оцениваются задержка сигнала в печатных проводниках, величина выбросов, уровень интерференционных сигналов за счет наличия электромагнитной связи между параллельными проводниками (рис. 37).

WaveProbe – программа анализа целостности сигналов, взаимодействует непосредственно с
программами SPECCTRA, BoardStation и Supermax E-CAD на любой стадии разработки печатных плат
(рис. 38).

Greenfield 2d – программа анализа статических электрических и магнитных полей для плоских геометрических конструкций. Позволяет выполнить моделирование с учетом потерь проводников, конденса-
торов, индуктивностей, оценить запаздывания сигналов. Производится расчет полосковых и микрополос-
ковых устройств, взаимных индуктивностей и взаимных емкостей многопроводных линий передач.
Результаты моделирования совпадают с экспериментальными данными с точностью в несколько процентов (рис. 39).

Результат работы программы BoardSpecialist

Результат работы программы WaveProbe

Результат работы программы Greenfield 2d