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Cadence仿真设计
编写人：户贯涛
编写时间：2009-4-07
部门名称：系统研发部
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浙江浙大网新众合轨道交通工程有限公司
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第一章高速设计PCB仿真流程 (1)
1.1高速信号与高速设计 (1)
1.1.1 高速信号的确定 (1)
1.1.2 传输线效应 (3)
1.2高速PCB仿真的重要意义 (3)
1.3基于ALLEGRO的仿真设计流程 (3)
第二章仿真设计(以通信板为例) (6)
2.1打开BRD文件 (6)
2.2调用并运行设置向导 (6)
2.2.1 编辑叠层参数和线宽以适应信号线阻抗 (7)
2.2.2 输入DC 网络电平 (8)
2.2.3 分立器件和插座器件的标号归类设置 (9)
2.2.4 器件赋上相应的模型 (10)
2.2.5 使用SI Audit 进行核查 (15)
2.3仿真（以DDR为例） (16)
第一章高速设计PCB仿真流程
本章介绍高速PCB仿真设计的基础知识和重要意义，并介绍基于Cadence 的Allegro SPB15.5 的PCB仿真流程。
1.1高速信号与高速设计
通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路占整个电子系统的一定份量（比如说1/3），就称为高速电路。
实际上，信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高，是信号快速变化的上升沿与下降沿（或称信号的跳变）引发了信号传输的非预期结果。因此，通常约定如果线传播延时大于1/2 数字信号驱动端的上升时间，则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应，见图1－1 所示。
图1-1
信号的传递发生在信号状态改变的瞬间，如上升或下降时间。信号从驱动端到接收端经过一段固定的延迟时间，如果传输延迟时间小于1/2 的上升或下降时间，那么来自接收端的反射信号将在信号改变状态之前到达驱动端。反之，反射信号将在信号改变状态之后到达驱动端，如果反射信号很强，叠加的波形就有可能会改变逻辑状态。
1.1.1高速信号的确定
一般地，信号上升时间的典型值可通过器件手册给出，而信号的传播时间在PCB 设计中由实际布线长度决定。图1－2 为信号上升时间和允许的布线长度(延时)的对应关
系。PCB 板上每单位英寸的延时为0.167ns.。但是，如果过孔多，器件管脚多，网线上设置的约束多，延时将增大。通常高速逻辑器件的信号上升时间大约为0.2ns。
图1-2 信号上升时间与允许布线长度的关系
设Tr 为信号上升时间，Tpd 为信号线传播延时(见图1－3)。如果Tr≥4Tpd，信号落在安全区域。如果2Tpd≤Tr≤4Tpd，信号落在不确定区域。如果Tr≤2Tpd，信号落在问题区域。对于落在不确定区域及问题区域的信号，应该使用高速布线方法。
图1-3 信号传播延时与上升时间的关系
1.1.2传输线效应
PCB 板上的走线可等效为图1-4所示的串联和并联的电容、电阻和电感结构。
图1-4 传输线等效电路
基于上述定义的传输线模型，归纳起来，传输线会对整个电路设计带来以下效应：●反射信号
●延时和时序错误
●多次跨越逻辑电平门限错误
●过冲与下冲
●串扰电磁辐射
1.2高速PCB仿真的重要意义
从根本上讲，市场是电路板级仿真的强劲动力。在激烈竞争的电子行业，快速地将产品投入市场至关重要，传统的PCB 设计方法要先设计原理图，然后放置元器件和走线，最后采用一系列原型机反复验证/测试。修改设计意味着时间上的延迟，这种延迟在产品快速面市的压力下是不能接受的。
1.3 基于allegro的仿真设计流程
Cadence 板级系统设计的基本流程如图1-5所示：
图1-5 Allegro板级设计流程
基于Cadence Allegro 设计工具的PCB 设计流程图如图1-6所示：
图1-6 Allegro PCB 设计流程
第二章仿真设计(以通信板为例)
2.1 打开BRD文件
如图2-1所示：
图2-1 通信板PCB
2.2 调用并运行设置向导
在进行拓扑抽取和仿真时，对要求仿真的PCB 板必须正确包含以下信息：
●PCB 叠层信息
●DC 电压设置
●器件类属性
●仿真模型分配
以上所需的信息均可以通过setup Advisor进行设置。通过菜单Tools＝》Setup Advisor命令打开Database Setup Advisor 窗口，打开的窗口如图2-2所示：
图2-2 Database Setup Advisor 窗口
2.2.1 编辑叠层参数和线宽以适应信号线阻抗
在上图中2-2中点击“Next”按钮会弹出Database Setup Advisor-Cross-Section窗口，在这个窗口中会出现一个“Edit Cross-Section”按钮，点击这个按钮将会弹出Layout Cross Section窗口，在这个窗口里就可以按照上边PCB加工厂家提供的叠层参数将该PCB板的叠层所需的参数设置好，其窗
口和设置好的参数入如图2-3所示：
图2-3 Layout Cross Section 特征阻抗设置窗口
参数设置好了之后，点击该窗口左下角的“OK”按钮关闭Layout Cross Section 窗口，这样叠层就设置完了。
上图的Impedance 列表不必输入，它是根据前面输入的介质厚度、线宽和铜厚自动计算出来的，我们每改动一个参数的时候，按一下键盘的Tab 键，Impedance 值就会动态的改变，这样也可以验证PCB 加工厂家提供的叠层参数是否正确。通常计算出的阻抗值与期望值只要差别不是太大，我们都认为其是正确的，因为每个PCB 加工厂家的工艺水平不同，实际生产出的PCB 的阻抗值与Cadence 理论计算出来的阻抗值肯定是有一定的偏差的。
2.2.2 输入DC 网络电平
在上一步骤（叠层参数设置）进行完之后，接下来点击“Next”按钮，下面就是对DC网络的电平值进行设置了。鼠标点击Database Setup Advisor-DC Nets窗口内的“Identify DC Nets”按钮，就会弹出Identify DC Nets窗口。打开窗口界面如图2-4所示。
选择电源地网络，填上相应的电压即可。
图2-4 Identify DC Nets 窗口
2.2.3 分立器件和插座器件的标号归类设置
在Database Setup Advisor窗口中点击“Next”按钮，将进入Database Setup Advisor-Device Setup窗口，点击该窗口的中下部“Device Setup”按钮，Device Setup 窗口弹出，需要设置的内容主要是分立元件，即连接器、电阻、排阻、电容、电感、二
极管和三极管等等。具体的填写情况和含义如图2-5，填写完成后点击“OK”退出。
图2-5 Device Setup窗口
2.2.4 器件赋上相应的模型
在Database Setup Advisor－Device Setup窗口中点击“Next”按钮，将进入Database Setup Advisor－SI Models窗口，点击该窗口的中央的“SI Model Assignment”按钮，Signal Model Assignment窗口弹出（如果弹出警告的窗口，
选择Yes继续）。这个窗口的功能主要是对器件赋相应的模型，以及对分立元
件生成Espice模型。窗口界面如图2-6所示。
图2-6 Signal Model Assignment窗口
我们一般选择“Create Model”或者“Find Model”来对器件赋相应的模型，下面将分别介绍“Create Model”和“Find Model”。
Create Model 是利用手工模式添加元器件的模型，这种方式只适合添加比较简单的原器件模型（如电阻、电容等）。下面以添加电阻的模型为例对添加该类模
型进行介绍。在图2-6中点击“Find Model”按钮，就会出现如图2-7所示的界
面。在图中有两种方式可供选择，一种是“Create IBIS Device Model”另外一种
是“Create ESpice Device Model”，我们选择后者，然后选择“OK”，就会出
现如图2-8所示的界面。在图2-8所示的界面中，“Model Name”和“Circuit Type”
选项不需修改，需要修改的两项是“value”和“single pins”，“value”后面的
空白处填上电阻的实际阻值即可，因为电阻只有两个管脚，所以在“single pins”
后面的空白处填上“1 2”即可。“Common Pin”不存在，所以不填。所有参数
填完以后直接选择“OK”退出，这样一个电阻的模型就加载好了。
图2-7 手工添加原器件模型步骤
图2-8 手工添加原器件模型步骤
Find Model是直接从模型库里面查找到与元器件对应的模型直接进行添加。在添加此类模型之前，要首先确定好模型库的路径。模型库管理的菜单是：Analyze
＝》SI/EMI Sim＝》Library，打开后界面如图2-9所示。
图2-9 模型库管理界面
在Cadence Allegro中，不能直接使用IBIS模型，而是需要将IBIS模型转换为Allegro 能够识别的DML格式才能使用。下面介绍一下IBIS转换为DML的过程，在图2-9中点击“Translate”按钮，会出现两个选择，一个是“ibis2signoise”，一个是“quad2signoise”，
选择前者，会出现如图2-10所示界面，要求选择原始的IBIS文件，找到元器件的IBIS
图2-10 模型转换界面
文件，选择打开。会出现如图2-11所示界面，要求输入转换后生成的DML文件的文件名，填上合适的文件名即可，选择保存。库模型路径添加完成，如果还有其他的IBIS模型需要转换，重复上述步骤。添加一个新路径后的界面如图2-12所示。
图2-11 模型库转换界面
图2-12 添加新路径后的界面
新添加库文件以后，就可以在“Find Model”中找到我们刚刚添加的元器件的模型了。如图2-13所示，在图2-13中，因为我们添加了8349的IBIS模型库，所以就可以看到8349的模型了，选择合适的Model Type，即可，添加其他元器件模型的方法类似，不再重复介绍。
图2-13 Find Model界面
2.2.5 使用SI Audit 进行核查
SI Audit主要是为了检查仿真网络的设置情况、相应的器件模型是否加载齐全以及叠层参数信息等。这里不需要设置参数，直接跳过即可，其界面如图2-14所示。
图2-14 SI Audit界面
2.3 仿真（以DDR为例）
完成了上述步骤的设置之后就可以提取网络拓扑结构进行信号仿真了。提取网络拓扑结构的菜单命令是：Analyze＝》SI/EMI Sim＝》Probe。打开后的界面如图2-15所示。选择需要仿真的网络，网络选择后如图2-16所示。在图2-16中点击“view topology”，就可以看到要仿真的网络的详细拓扑结构，如图2-17所示。在图2-17所示的拓扑结构中，可以设置驱动端和接收端，以及驱动端的时钟频率，占空比等等。下面详细介绍仿真参数的设置，首先设置驱动端和接收端，在图2-17所示的界面中点击任何一个红色的模块，
可看到如图2-18所示界面。
图2-15 拓扑结构提取界面
图2-16 网络拓扑结构选择后的界面
CDNLive! Paper – Signal Integrity (SI for Dual Data Rate (DDR Interface Prithi Ramakrishnan iDEN Subscriber Group Plantation, Fl Presented at Introduction The need for Signal Integrity (SI analysis for printed circuit board (PCB design has become essential to ensure first time success of high-speed, high-density digital designs. This paper will cover the usage of Cadence’s Allegro PCB SI tool for the design of a dual data rate (DDR memory interface in one of Motorola’s products. Specifically, this paper will describe the following key phases of the high-speed design process: Design set-up Pre-route SI analysis Constraint-driven routing Post-route SI analysis DDR interfaces, being source synchronous in nature, feature skew as the fundamental parameter to manage in order to meet setup and hold timing margins. A brief overview of source synchronous signaling and its challenges is also presented to provide context. Project Background This paper is based on the design of a DDR interface in an iDEN Subscriber Group phone that uses the mobile Linux Java platform. The phone is currently in the final stages of system and factory testing, and is due to be released in the market at the end of August 2007 for Nextel international customers. The phone has a dual-core custom processor with an application processor (ARM 11 and a baseband processor (StarCore running at 400MHz and 208MHz respectively. The processor has a NAND and DDR controller, both supporting 16-bit interfaces. The memory device used is a multi-chip package (MCP with stacked NAND (512Mb and DDR (512Mb parts. The NAND device is run at 22MHz and the DDR at 133MHz. The interface had to be supported over several memory vendors, and consequently had to account for the difference in timing margins, input capacitances, and buffer drive strengths between different dies and packages. As customer preference for smaller and thinner phones grows, the design and placement of critical components and modules has become more challenging. In addition to incorporating various sections such as Radio Frequency (RF, Power Management, DC, Audio, Digital ICs, and sub-circuits of these modules, design engineers must simultaneously satisfy the rigid placement requirements for components such as speakers, antennas, displays, and cameras. As such, there are
第一章在Allegro 中准备好进行SI 仿真的PCB 板图 1）在Cadence 中进行SI 分析可以通过几种方式得到结果： * Allegro 的PCB 画板界面，通过处理可以直接得到结果，或者直接以*.brd 存盘。 * 使用Specctre Quest 打开*.brd，进行必要设置，通过处理直接得到结果。这实际与上述方式类似，只不过是两个独立的模块，真正的仿真软件是下面的SigXplore 程序。 * 直接打开SigXplore 建立拓扑进行仿真。 2）从PowerPCB 转换到Allegro 格式 在PowerPCb 中对已经完成的PCB 板，作如下操作： 在文件菜单，选择Export 操作，出现File Export 窗口，选择ASCII 格式*.asc 文件格式，并指定文件名称和路径（图1.1）。 图1.1 在PowerPCB 中输出通用ASC 格式文件
图1.2 PowerPCB 导出格式设置窗口 点击图1.1 的保存按钮后出现图1.2 ASCII 输出定制窗口，在该窗口中，点击“Select All”项、在Expand Attributes 中选中Parts 和Nets 两项，尤其注意在Format 窗口只能选择PowerPCB V3.0 以下版本格式，否则Allegro 不能正确导入。 3）在Allegro 中导入*.ascPCB 板图 在文件菜单，选择Import 操作，出现一个下拉菜单，在下拉菜单中选择PADS 项，出现PADS IN 设置窗口（图1.3），在该窗口中需要设置3 个必要参数： 图1.3 转换阿三次文件参数设置窗口 i. 在的一栏那填入源asc 文件的目录 ii. 在第二栏指定转换必须的pads_in.ini 文件所在目录（也可将此文件拷入工作目录中，此例） iii. 指定转换后的文件存放目录 然后运行“Run”，将在指定的目录中生成转换成功的.brd 文件。 注：pads_in.ini 所在目录路：.Psd_14.2ToolsPCBbin 中。 4）在Allegro 文件菜单中使用打开功能将转换好的PCB 板调入Allegro 中。第二章转换IBIS 库到dml 格式并加载
电路模拟实验专题 实验文档
一、简介 本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。 SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。 参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。 二、Spice基本知识(2) 无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。 首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。 *Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5 .op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe *model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7 .end 描述的仿真电路如下图，
实验一基本门电路设计——电路仿真 一、实验内容： 完成CMOS 反相器的电路设计完成CMOS 反相器的电路设计 实验目的 掌握基本门电路的设计方法掌握基本门电路的设计方法 熟悉Cadence 的设计数据管理结构，以及定制设计的原理图输入、电路仿真、版图设计、版图验证工具的使用 二、实验目的：基于csmc05工艺，完成一个具有逻辑反相功能的电路 设计要求：设计要求： 1.反相器的逻辑阈值在Vdd/2附近，即噪声容限最大 2.反相器的版图高度限制为24微米，电源和地线宽度各为2微米 3.反相器宽度限制为mos 器件不折栅 4.为了给顶层设计留出更多的布线资源，版图中只能使用金属1和多晶硅作为互连线，输入，输出和电源、地线等pin脚必须使用金属1 5.版图满足设计规则要求，并通过LVS 检查 三、设计过程： 启动icfb 1.建立自己的设计库 2.用Virtuoso Schematic Composer 画电路图 3. 在Analog Design Environment中进行电路仿真 4. 用Virtuoso （XL）Layout Editer 画版图 5. 利用diva 工具进行DRC检查，用dracula进行DRC和LVS验证。 四、实验步骤 1.Cadence软件操作步骤： （1）.点击桌面虚拟机快捷方式图标； （2）.打开虚拟机（存放路径：F:\cadence）； （3）.启动虚拟机
（4）.单击右键，Open Teminal,弹出终端对话框，输入Cadence启动命令icfb&(&是后台运行的意思)。 2.. 新建一个库 建立自己的Design Lib 第一步： CIW-> Tools-Library manager 第二步：File-New 弹出“New Library ”对话框，在“Name”项填写要建的design lib的名字，这里是“lesson1”，选择“Attach to an existing techfile” 第三步： 弹出”Attach Design Library to Technology File”对话框，在“Technology Library”中选择st02
时序计算和Cadence仿真结果的运用 中兴通讯康讯研究所EDA设计部余昌盛刘忠亮 摘要：本文通过对源同步时序公式的推导，结合对SPECCTRAQuest时序仿真方法的分析，推导出了使用SPECCTRAQuest进行时序仿真时的计算公式，并对公式的使用进行了说明。 关键词：时序仿真源同步时序电路时序公式 一．前言 通常我们在时序仿真中，首先通过时序计算公式得到数据信号与时钟信号的理论关系，在Cadence仿真中，我们也获得了一系列的仿真结果，怎样把仿真结果正确的运用到公式中，仿真结果的具体含义是什么，是我们正确使用Cadence仿真工具的关键。下面对时序计算公式和仿真结果进行详细分析。 二．时序关系的计算 电路设计中的时序计算，就是根据信号驱动器件的输出信号与时钟的关系（Tco——时钟到数据输出有效时间）和信号与时钟在PCB上的传输时间（Tflytime）同时考虑信号驱动的负载效应、时钟的抖动（Tjitter）、共同时钟的相位偏移（Tskew）等，从而在接收端满足接收器件的建立时间（Tsetup）和保持时间（Thold）要求。通过这些参数，我们可以推导出满足建立时间和保持时间的计算公式。 时序电路根据时钟的同步方式的不同，通常分为源同步时序电路（Source-synchronous timing）和共同时钟同步电路（common-clock timing）。这两者在时序分析方法上是类似的，下面以源同步电路来说明。 源同步时序电路也就是同步时钟由发送数据或接收数据的芯片提供。图1中，时钟信号是由CPU驱动到SDRAM方向的单向时钟，数据线Data是双向的。 图1
图2是信号由CPU 向SDRAM 驱动时的时序图，也就是数据与时钟的传输方向相同时 的情况。 Tsetup ’ Thold ’ CPU CLK OUT SDRAM CLK IN CPU Signals OUT SDRAM Signals IN Tco_min Tco_max T ft_clk T ft_data T cycle SDRAM ’S inputs Setup time SDRAM ’S inputs Hold time 图2 图中参数解释如下： ■ Tft_clk ：时钟信号在PCB 板上的传输时间； ■ Tft_data ：数据信号在PCB 板上的传输时间； ■ Tcycle ：时钟周期 ■ Tsetup’：数据到达接收缓冲器端口时实际的建立时间； ■ Thold’：数据到达接收缓冲器端口时实际的保持时间； ■ Tco_max/Tco_min ：时钟到数据的输出有效时间。 由图2的时序图，我们可以推导出，为了满足接收芯片的Tsetup 和Thold 时序要求，即 Tsetup’>Tsetup 和Thold’>Thold ，所以Tft_clk 和Tft_data 应满足如下等式： Tft_data_min > Thold – Tco_min + Tft_clk （公式1） Tft_data_max < Tcycle - Tsetup – Tco_max + Tft_clk (公式2) 当信号与时钟传输方向相反时，也就是图1中数据由SDRAM 向CPU 芯片驱动时，可 以推导出类似的公式： Tft_data_min > Thold – Tco_min - Tft_clk （公式3） Tft_data_max < Tcycle - Tsetup – Tco_max - Tft_clk （公式4） 如果我们把时钟的传输延时Tft_clk 看成是一个带符号的数，当时钟的驱动方向与数据 驱动方向相同时，定义Tft_clk 为正数，当时钟驱动方向与数据驱动方向相反时，定义Tft_clk 为负数，则公式3和公式4可以统一到公式1和公式2中。 三．Cadence 的时序仿真 在上面推导出了时序的计算公式，在公式中用到了器件手册中的Tco 参数，器件手册中 Tco 参数的获得，实际上是在某一种测试条件下的测量值，而在实际使用上，驱动器的实际 负载并不是手册上给出的负载条件，因此，我们有必要使用一种工具仿真在实际负载条件下 的信号延时。Cadence 提供了这种工具，它通过仿真提供了实际负载条件下和测试负载条件 下的延时相对值。 我们先来回顾一下CADENCE 的仿真报告形式。仿真报告中涉及到三个参数：FTSmode 、
Design entry HDL 教程 Concept是Cadence公司自身开发的原理图输入工具，在业界拥有广泛的用户。 在Concept环境当中，你可以搜索与摆放Part、进行Part的连接、定义网络名、通过Port完成拼接式原理图的绘制，用Block完成层次式原理图的绘制…等等。 在此教程中，我们将比较详细的介绍concept的使用。 在concept中有两种操作模式：post-select和pre-select。在post-select模式中，如果需要对某个对象执行某种操作，需要先选择操作命令，再选择被执行的对象；而在pre-select模式中，顺序刚好相反。（后续章节，我们将会具体介绍） Concept在整个PCB设计流程中所处的位置： 在本教程中，我们将通过实例来说明concept的具体使用，读者可以根据文中介绍的操作步骤一步步循序渐进的学习，通过这些实例，一定可以快速掌握本软件的使用方法。 在进入正式学习之前，请读者将光盘中的实例local_lib.zip解压缩到本机。
本教程包含三大章节： 第一章：创建一个项目 在本章节中，将具体介绍项目的概念，库，cds_lib,project file以及如何创建项目。 第二章：原理图的绘制： 在本章中将具体介绍多页原理图的绘制，内容涉及如何添加part，绘制连接线，绘制bus，检查整个设计等等。 第三章：原理图绘制的高级应用： 在本章中将具体介绍层次式原理图的绘制，原理图网络表的产生，使用global find的功能来寻找整个设计中的某个元件以及对元件的属性进行编辑等等。
第一章：创建项目 内容概要： ●第一节概念 1、什么是库 2、什么是cds.lib file 3、什么是project file ●第二节创建一个项目（project） ●第三节用project setup 来增加库 第一节概念 在cadence中，一个project包含如下的对象： 1、涉及到的库； 2、本地库（design libraries） 3、Cds.lib 文件 4、Project file（.cpm） 接下来，将详细介绍 什么是库？ 从设计原理图、PCB Layout直到进行真正的制造，不同的阶段，需要用到的元件的表现形式是不一样的。原理图中，我们需要元件的符号，如果需要仿真，我们就需要元件的电器模型参数，在PCB Layout阶段，我们则需要元件的PCB Footprint。在设计的不同阶段，我们把每个阶段软件所需要的同一类型元件（符号、模型或PCB Footprint）组织在一起，就构成了库。 ◎Schematic libraries
Introduction Consider the proverb, “It takes a village to raise a child.” Similarly, multiple design team members participate in assuring PCB power integrity (PI) as a design moves from the early concept phase to becoming a mature product. On the front end, there’s the electrical design engineer who is responsible for the schematic. On the back end, the layout designer handles physical implemen-tation. Typically, a PI analysis expert is responsible for overall PCB PI and steps in early on to guide the contributions of others. How quickly a team can assure PCB PI relates to the effectiveness of that team. In this paper, we will take a look at currently popular analysis approaches to PCB PI. We will also introduce a team-based approach to PCB PI that yields advantages in resource utilization and analysis results. Common Power Integrity Analysis Methods There are two distinct facets of PCB PI – DC and AC. DC PI guarantees that adequate DC voltage is delivered to all active devices mounted on a PCB (often using IR drop analysis). This helps to assure that constraints are met for current density in planar metals and total current of vias and also that temperature constraints are met for metals and substrate materials. AC PI concerns the delivery of AC current to mounted devices to support their switching activity while meeting constraints for transient noise voltage levels within the power delivery network (PDN). The PDN noise margin (variation from nominal voltage) is a sum of both DC IR drop and AC noise. DC PI is governed by resistance of the metals and the current pulled from the PDN by each mounted device. Engineers have, for many years, applied resistive network models for approximate DC PI analysis. Now that computer speeds are faster and larger addressable memory is available, the industry is seeing much more application of layout-driven detailed numerical analysis techniques for DC PI. Approximation occurs less, accuracy is higher, and automation of How a Team-Based Approach to PCB Power Integrity Analysis Yields Better Results By Brad Brim, Sr. Staff Product Engineer, Cadence Design Systems Assuring power integrity of a PCB requires the contributions of multiple design team members. Traditionally, such an effort has involved a time-consuming process for a back-end-focused expert at the front end of a design. This paper examines a collaborative team-based approach that makes more efficient use of resources and provides more impact at critical points in the design process. Contents Introduction (1) Common Power Integrity Analysis Methods (1) Applying a Team-Based Approach to Power Integrity Analysis (3) Summary (6) For Further Information (7)
Cadence SPECCTRAQuest 仿真步骤 [摘要]本文介绍了Cadence SPECCTRAQuest在高速数字电路的PCB设计中采用的基于信号完整性分析的设计方法的全过程。从信号完整性仿真前的环境参数的设置，到对所有的高速数字信号赋予PCB板级的信号传输模型，再到通过对信号完整性的计算分析找到设计的解空间，这就是高速数字电路PCB板级设计的基础。 [关键词]板级电路仿真I/O Buffer Information Specification（IBIS） 1 引言 电路板级仿真对于今天大多数的PCB板级设计而言已不再是一种选择而是必然之路。在相当长的一段时间，由于PCB仿真软件使用复杂、缺乏必需的仿真模型、PCB仿真软件成本偏高等原因导致仿真在电路板级设计中没有得到普及。随着集成电路的工作速度不断提高，电路的复杂性不断增加之后，多层板和高密度电路板的出现等等都对PCB板级设计提出了更新更高的要求。尤其是半导体技术的飞速发展，数字器件复杂度越来越高，门电路的规模达到成千上万甚至上百万，现在一个芯片可以完成过去整个电路板的功能，从而使相同的PCB上可以容纳更多的功能。PCB已不仅仅是支撑电子元器件的平台，而变成了一个高性能的系统结构。这样，信号完整性在PCB板级设计中成为了一个必须考虑的一个问题。 传统的PCB板的设计依次经过电路设计、版图设计、PCB制作等工序，而PCB的性能只有通过一系列仪器测试电路板原型来评定。如果不能满足性能的要求，上述的过程就需要经过多次的重复，尤其是有些问题往往很难将其量化，反复多次就不可避免。这些在当前激烈的市场竞争面前，无论是设计时间、设计的成本还是设计的复杂程度上都无法满足要求。在现在的PCB板级设计中采用电路板级仿真已经成为必然。基于信号完整性的PCB仿真设计就是根据完整的仿真模型通过对信号完整性的计算分析得出设计的解空间，然后在此基础上完成PCB设计，最后对设计进行验证是否满足预计的信号完整性要求。如果不能满足要求就需要修改版图设计。与传统的PCB板的设计比较既缩短了设计周期，又降低了设计成本。 同时，随着软件业的高速发展，涌现出了越来越多操作更简便、功能更多、成本更低的EDA软件。越来越完备的仿真模型也得以提供。所有这些都为PCB设计中广泛的采用电路设计板级仿真提供了充分条件。 下面就Cadence SPECCTRAQuest这一高速电路板级设计仿真工具采用IBIS模型详细介
本文介绍cadence软件的入门学习，原理图的创建、仿真，画版图和后仿真等一全套过程，本教程适合与初学着，讲到尽量的详细和简单，按照给出的步骤可以完全的从头到尾走一遍，本教程一最简单的反相器为例。 打开终端，进入文件夹目录，输入icfb&启动软件，主要中间有个空格。 启动后出现下图： 点击Tools的Library Manager，出现如下： 上面显示的是文件管理窗口，可以看到文件存放的结构，其中Library就是文件夹，Cell就是一个单元，View就是Cell的不同表现形式，比如一个mos管是一个Cell，但是mos管有原理图模型，有版图模型，有hspice参数模型，有spectre参数模型等，这就列举了Cell的4个View。他们之间是树状的关系，即，Library里面有多个Cell，一个Cell里面有多个View。应该保持一个好习惯就是每个工程都应该建立一个Library，Cell和View之间的管理将在后面介绍。
现在建立工程，新建一个Library，如下左图，出现的对话框如下有图： 在上右图中选择合适的目录，并敲入名字，这里取的是inv，这就是新建的文件夹的名字，以后的各种文件都在这个文件夹下。OK后出现下面对话框 这个对话框是选择是否链接techfile，如果只是原理图仿真而不用画版图，就选择Dont need a techfile，这里我们要画版图，而且有工艺库，选择Attach to an existing techfile，OK 后出现下面对话框：
在technology Library选择tsmc18rf，我们使用的是这个工艺库。Inv的文件夹就建好了，在Library Manager就有它了，如下图： 文件夹建好了后，我们要建立原理图，在inv的Library里面新建Cell如下：
第一章进行SI仿真得PCB板图得准备 仿真前得准备工作主要包括以下几点: 1、仿真板得准备 ●原理图设计; ●PCB封装设计; ●PCB板外型边框(Outline)设计,PCB板禁止布线区划分(Keepouts); ●输出网表(如果就是用CADENCE得Concept HDL设计得原理图,可将网表直接Expot 到BRD文件中;如果就是用PowerPCB设计得板图,转换到allegro中得板图,其操作见附录一
得说明); ●器件预布局(Placement):将其中得关键器件进行合理得预布局,主要涉及相对距离、抗干扰、散热、高频电路与低频电路、数字电路与模拟电路等方面; ●PCB板布线分区(Rooms):主要用来区分高频电路与低频电路、数字电路与模拟电路以及相对独立得电路。元器件得布局以及电源与地线得处理将直接影响到电路性能与电磁兼容性能; 2、器件模型得准备 ●收集器件得IBIS模型(网上下载、向代理申请、修改同类型器件得IBIS模型等) ●收集器件得关键参数,如Tco、Tsetup、Tholdup等及系统有关得时间参数Tclock、Tskew、Tjitter ●对IBIS模型进行整理、检查、纠错与验证。 3、确定需要仿真得电路部分,一般包括频率较高,负载较多,拓扑结构比较复杂(点到多点、多点到多点),时钟电路等关键信号线 第二章IBIS模型得转化与加载 CADENCE中得信号完整性仿真就是建立在IBIS模型得基础上得,但又不就是直接应用IBIS模型,CADECE得软件自带一个将IBIS模型转换为自己可用得DML(Device Model Library)模型得功能模块,本章主要就IBIS模型得转换及加载进行讲解。 1、IBIS模型到DML模型得转换 在Allegro窗口中选择Analyse\SI/EMI SIM\Library,打开“signal analyze library browser”窗口,在该窗口得右下方点击“Translate →”按钮,在出现得下拉菜单中选择“ibis2signois”项,出现“Select IBIS Source File”窗口(图1),选择想要进行转换得源IBIS文件,按下“打开”按钮,出现转换后文件名及路径设置窗口(缺省设置为与源IBIS文件同名并同路径放置,但此处文件名后缀为dml),设置后按下“保存”按钮,出现保存确定窗口(图2),点击OK按钮即可,随后会出现一个“messages”窗口,该窗口中得报告文件说明在模型转换过程中出现得问题,对其中得“warning”可不用在意,但如果出现“error”则必须进行修改后重新进行模型格式转化直到没有“error”出现为止,此时转换得到得dml文件才就是有效得。 注:若已有规范得完整DML模型库,我们可以直接将需要得模型库加入到工作库中,即可跳过第一步直接执行第二步。
Allegro IBIS仿真流程 2009-09-27 20:08:36| 分类：Pcb | 标签：|字号大中小订阅 https://www.doczj.com/doc/6a8275711.html,/EDA/20090214105502.htm 第一章在Allegro中准备好进行SI 仿真的PCB 板图 1）在Cadence 中进行SI 分析可以通过几种方式得到结果： * Allegro 的PCB 画板界面，通过处理可以直接得到结果，或者直接以*.brd 存盘。 * 使用SpecctreQuest 打开*.brd，进行必要设置，通过处理直接得到结果。这实际与上述方式类似，只不过是两个独立的模块，真正的仿真软件是下面的SigXplore 程序。 * 直接打开SigXplore 建立拓扑进行仿真。 2）从PowerPCB 转换到Allegro 格式 在PowerPCb 中对已经完成的PCB 板，作如下操作： 在文件菜单，选择Export 操作，出现File Export 窗口，选择ASCII 格式*.asc 文件格式，并指定文件名称和路径（图1.1）。 图1.1 在PowerPCB 中输出通用ASC 格式文件
图1.2 PowerPCB 导出格式设置窗口 点击图1.1 的保存按钮后出现图1.2 ASCII 输出定制窗口，在该窗口中，点击“Select All”项、在Expand Attributes 中选中Parts 和Nets 两项，尤其注意在Format 窗口只能选择PowerPCB V3.0 以下版本格 式，否则Allegro 不能正确导入。 3）在Allegro 中导入*.ascPCB 板图 在文件菜单，选择Import 操作，出现一个下拉菜单，在下拉菜单中选择PADS 项，出现PADS IN 设置窗口（图1.3），在该窗口中需要设置3 个必要参数： 图1.3 转换阿三次文件参数设置窗口 i. 在的一栏那填入源asc 文件的目录 ii. 在第二栏指定转换必须的pads_in.ini 文件所在目录（也可将此文件拷入工作目录中，此例） iii. 指定转换后的文件存放目录 然后运行“Run”，将在指定的目录中生成转换成功的.brd 文件。 注：pads_in.ini 所在目录路：.\Psd_14.2\Tools\PCB\bin 中。
实验一、Virtuoso Schematic Editor 实验目的：掌握电原理图（schematic）设计输入方法。 边学边做 [1]启动IC Design 软件: 开机后运行Exceed进入服务器SOLARIS登录界面，输入用户名和密码 （由系统管理员提供）； 点击一下cpu disk菜单项上方的三角箭头，点击This Host出现Terminal窗口,(或点击Console 出现Console窗口)； cp /eva01/cdsmgr/ training_IC_data/SchemEd.tar . （提醒：最后是个小点，稍等） tar vxf SchemEd.tar （稍等） cd adelabic5 icfb &(或icms &，你知道后缀&的作用吗？在UNIX命令后加&表示后台运行) 若出现“What’s New”窗口，关掉它。 出现“icfb-log：/…”窗口（CIW：Command Interpreter Window）了吗？ [2]建立新库、新单元以及新视图（view）: 在CIW中，File->New->Library， 在弹出的“New Library”窗口，Name栏中：mylib 选中右下方：* Don’t need techfile OK 查看CIW窗口：Tools->Library Manager，在Library中应有mylib，单击它。 在Library Manager 窗口，File->New->Cellview， 在弹出的“Create New File”窗口Cell Name栏中，nand2 Tool栏中，选Composer-Schematic OK [3]添加元件（实例instance） 在弹出的“Virtuoso Schematic Editing:…”窗口中，左边为工具栏，选instance图标（或i）单击“Add instance”窗口Library栏最右侧Browser, 弹出“Library Browser-…”窗口，Library选analogLib，Cell选nmos4, View选symbol 鼠标回到“Add instance”窗口，Model name栏：trnmos, width: 3.0u , Length: 0.5u，Hide 在“Virtuoso Schematic Editing:…”窗口, 鼠标左键单击一次，间隔一定距离再单击一次，这样就增加了2个nmos4元件，ESC（试一试：先选中一个元件，再q，查看/改变属性）。 仿照上述方法，增加pmos4元件。在“Add instance”窗口，Model name栏：trpmos, width: 2.0u , Length: 0.5u；放置2个pmos4，ESC。（试一试热键f，[，]的功能） [4]添加管脚（PIN）
1．Allegro PCB Design CIS Allegro PCB Design CIS Allegro Designer Entry CIS集成强大的原理图设计功能，其特点主要是具有快捷的元件信息管理系统（CIS），并具有通用PCB设计入口。扩展的CIS功能可以方便地访问本地元件优选数据库和元件信息。通过减少重新搜索元件信息或重复建库,手动输入元件信息，维护元件数据的时间，从而可以提高生产率。无论是设计全新的模拟，数字，或混合信号电路，还是修改现有电路板的电路原理图，或进行层次结构电路图设计，Allegro Designer Entry CIS 提供电路设计从构思到生产所需的一切。 Allegro Designer Entry CIS是全球应用最多且经过生产验证的原理图输入工具和强大的元件信息管理系统。 优点 1、提供快捷，直观的，具备完备功能的原理图编辑工具 2、通过层次式和变体（基于同一原理图，不同机型导出）设计提高复杂原理图的设计效率 3、具备强大功能的CIS，帮助加速设计进程，降低项目成本 4、原理图提供的自动缩放/搜索/导航功能，结合Allegro PCB Editor之间的交互探测和交互摆放，和集成的 AMS-Simulatuor帮助提供设计的可生产性 5、减少重复搜寻元件信息的时间，接收来自MRP，ERP和PLM的数据和支持关系型数据库使智能选择元件成为可能 6、通过直接访问ActiveParts和ActiveParts门户网站，提供给选择原理图设计所需要的元件和直接获取器件供应商元件数据更大的便利，ActiveParts提供了超过200万份的元器件数据 7、通过FPGA输出/输入双向数据流程自动整合可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑器件(PLD)，从而缩短设计时间 功能特色 全功能原理图编辑器 Allegro Designer Entry CIS，带有拼接式和层次式的原理图页面编辑器，它具有快捷、直观的原理图编辑的特点。原理图页面编辑器整合了标准的Windows用户界面，这些功能和特性是为工程师完成设计任务和发布设计设计数据而特别定制的。 1、在一个会话窗中可以查看和编辑多个项目 2、通过互联网访问最新元器件 3、对“What-if”场景使用状态标签 4、在设计中引入了高效率的电子表格式的属性编辑或者是在原理图编辑器中编辑属性和打印定义好的属性
目录 1.设置电路板的参数 (2) 1.1调用设置向导 (2) 1.2板框（Board Outline） (3) 1.3 Stuck-up设置 (3) 1.4 DC Net-Plane Association (4) 1.5 DC Power Pair Setup (5) 1.6选择去耦电容 (5) 1.7选择电容模型 (6) 2.单节点仿真 (7) 3.多节点仿真 (9) 3.1网格化电源平面 (9) 3.2设置多节点仿真的参数 (9) 3.3放置元件 (10) 3.4进行多节点仿真 (11)
1.设置电路板的参数 在Allegro PCB PI 610中打开要仿真的电路板，在这里以UL2为例介绍，仿真其VCC33电源平面的完整性，如图1-1所示： 图1-1 UL2的PCB图 1.1调用设置向导 在PCB PI 610中选择“Analyze”→“Power Integrity”出现提示对话框，点击“确定” 后出现设置向导窗口，如图1-2所示： 图1-2 电源完整性设置向导
1.2板框（Board Outline） 点击“Next”进入设置向导里的“Board Outline”窗口，如图1-3所示： 图1-3 Board Outline窗口 PI 610需要一个板框来进行布局和电源平面提取。如果板框不完整或不存在，则上图的右上角会有信息显示。 1.3 Stack-up设置 点击“Next”进入设置向导里的“Stack-up”窗口，如图1-4所示： 图1-4 Stack-up窗口
PI 610需要叠层关系来计算电源对从而为平面建模。如果叠层不存在或者不包含平面层，则屏幕右上角会有信息显示。 在这里可以调整叠层关系（Edit stack-up）或从另一个设计中导入（Import stack-up）。 屏幕右上角会有相应的示意图，如图1-5所示： 图1-5叠层视图 当不勾选“Physical view”时，各层均一显示；勾选后各层按比例显示。 1.4 DC Net-Plane Association 点击“Next”进入设置向导里的“DC Net-Plane Association”窗口，如图1-6所示： 图1-6 DC Net-Plane Association窗口
Cadence软件介绍 Cadence 是一个大型的EDA 软件，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC 设计、FPGA 设计和PCB 板设计。Cadence 在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。Cadence 包含的工具较多几乎包括了EDA 设计的方方面面。下面主要介绍其产品线的范围。 1、板级电路设计系统 包括原理图输入、生成、模拟数字/混合电路仿真，fpga设计，pcb编辑和自动布局布线mcm电路设计、高速pcb版图的设计仿真等等。包括： A、Concept HDL原理图设计输入工具, 有for NT和for Unix的产品。 B、Check Plus HDL原理图设计规则检查工具。（NT & Unix） D、Allegro Expert专家级PCB版图编辑工具（NT & Unix) E、SPECTRA Expert AutoRouter 专家级pcb自动布线工具 F、SigNoise信噪分析工具 G、EMControl 电磁兼容性检查工具 H、Synplify FPGA / CPLD综合工具 I、HDL Analyst HDL分析器 J、Advanced Package Designer先进的MCM封装设计工具 2、Alta系统级无线设计 这部分包括： A、SPW (Cierto Signal Processing Work System)信号处理系统。 可以说，spw包括了matlab的很多功能，连demo都有点象。它是面向
电子系统的模块化设计、仿真和实现的环境。它的通常的应用领域包括无线和有线载波通信、多媒体和网络设备。在进行算法设计、滤波器设计、c Code生成、软/硬件结构联合设计和硬件综合的理想环境。 它里面非常有意思的就是信号计算器。 B、HDS (Hardware Design System)硬件系统设计系统 它现在是SPW的集成组件之一。包括仿真、库和分析扩展部分。可以进行spw的定点分析行为级和rtl级的代码生成。 C、Mutimedia多媒体（Multimedia Design Kit) 它可以进行多媒体应用的设计，包括电视会议系统、数字电视等等以及任何种类的图象处理系统的设计。 D、无线技术Wireless（IS-136 Verification Environment) 无线电技术标准系统级验证工具，可以在系统级的抽象层上生成、开发和改进遵守IS-54/136 标准的信号处理算法。在完成硬件结构设计后，就可以使用hds直接生成可综合的hdl描述和相应的标准检测程序（testbench）。 E、IS-95无线标准系统级验证 同上。 F、BONeS网络协议分析和验证的设计工具。 它是一套软件系统，专门用来做多媒体网络结构和协议的设计的。可以用来快速的生成和分析结构单元之间的信息流的抽象模型，并建立一个完整的无线网络的运作模型。例如，用户可以改进atm转换器的算法，并建立其基于微处理器包括高速缓存和内存和总线、通信处理方法的应用模型。 G、VCC 虚拟协同设计工具包 它是用来进行基于可重用的ip核的系统级设计环境。 3、逻辑设计与验证（LDV） LDV包括的模块有：