基于Hyperlynx的板级信号完整性仿真笔记(实用)

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Hyperlynx仿真指南

第二节 BoardSim 的进一步介绍
◆ BoardSim 保存的信息 ◆ 用 Board Wizard 进行快速整板分析 ◆ 用 Board Wizard 进行详细分析 ◆ 从.HYP 文件产生一个 IBIS .EBD 模型 ◆ 用曼哈顿布线进行仿真分析
第三节 BoardSim 中的串扰仿真
◆ 交互式串扰仿真 ◆ 对整块 PCB 板作出串扰强度报告 ◆ 运行详细的批模式串扰仿真
图8
3. 选择相应的模型,并单击 OK. 4. 在 Buffer Settings 区域, 根据需要将 buffer 的状态设为 output 或
input. 5. 如果所编辑的 IC 元件是驱动端, 检查 Vcc/Vss 的值是否正确. 6. 单击关闭按钮,结束设置. LineSim 支持四种模型格式: .MOD, .PML, .IBS 和 .EBD. 我们在信号完整性仿真中比较常用的是.IBS 模型.
下面我们来进一步详细介绍具体的操作步骤.
一, 建立一个新的信号完整性原理图
LineSim 会对你所输入的原理图进行信号完整性仿真. 信号完整性原理图和我们通常所提到的逻辑原理图或者 PCB 原理图不同,它既包含了电学信息,又包含有物理结构信息.为方便起见,在本部分的剩余内容中我们把信号完整性原理图简称为原理图.
第二节处理信号完整性原理图的具体问题
◆ 关于仿真文件的管理 ◆ LineSim 原理图界面的使用
第三节在 LineSim 中如何对传输线进行设置
◆ LineSim 中叠层的设置 ◆ 为传输线选择适当的模型
第四节在 LineSim 中模拟 IC 元件
◆ 仿真模型库的建立 ◆ 为器件选择仿真模型 ◆ 设置电源电压
我们将其设为 25ns,那么仿真后波形的起点就是 25ns 处.一般我们将此项设

基于Hyperlynx高速PCB串扰及差分信号分析

基于Hyperlynx高速PCB串扰及差分信号分析李倩茹【摘要】针对印制电路板信号传输过程中的串扰和差分对阻抗匹配等问题,提出了具体改善信号完整性的措施和方案.利用Hyperlynx软件和Ansoft HFSS软件对ADV7390视频编码器进行了大量的仿真分析,通过采取端接、减小介质厚度、匹配阻抗、优化布线等措施对其结构进行了优化,并进一步验证了差分对的阻抗匹配的合理性.研究结果表明,仿真过程解决了系统中存在的诸多信号完整性问题,为改善和优化编码器的性能提供了理论依据.%In view of the crosstalk and impedance matching of the differential signal in signal transmission of printed-circuit board (PCB),the specific plan has been put forward to improve the signal integrity.A great quantity of simulation analyses are operated on ADV7390 video encoder by using Hyperlynx software and Ansoft HFSS software.Its structure has been optimized by taking measures such as connecting resistors,decreasing medium thickness,matching impedance,and optimizating circuit,etc.Besides,the rationality of the impedance matching for the differential signal is validated.The research results show that many signal integrity problems are solved in the simulation,which provides a theoretical basis for improving and optimizing the property of the encoder.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(031)002【总页数】6页(P82-87)【关键词】印制电路板;串扰;差分信号;信号完整性;Hyperlynx【作者】李倩茹【作者单位】河北农业大学教务处,河北保定071001【正文语种】中文【中图分类】TN911.40 引言高速电路的不断发展使得电子设备的时钟频率早已迈向了GHz的时代，对于绝大多数电子产品来说，当时钟频率超过100 MHz时，信号传输过程中产生的干扰问题就不能被忽略了。

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05
问题解决与性能优化建议
Chapter
常见问题及解决方法
模型收敛问题
可能由于模型设置不当或参数不合理导致，可以尝试调整模型参数、增加迭代次数或更改求解器
设置等方法解决。
仿真结果不准确
可能是由于模型简化过度、边界条件设置不当或材料参数不准确等原因造成，需要对模型进行精细化处理，并检查边界条件和材
收集所需的电路原理图、布局图、元件模型等。
了解软件操作界面和基本功能
注意事项
熟悉Hyperlynx软件的操作界面、菜单栏、工具栏等，了解基本功能和操作流程。
确保计算机性能满足仿真要求，避免在仿真过程中进行其他大型计算任务。
模型建立与参数设置
建立电路模型
根据电路原理图在 Hyperlynx中建立相应的电路模型，包括元件、
发展历程
自推出以来，Hyperlynx不断更新迭代，逐渐增加了更多功能和优化算法，提高了仿真精度和速度，成为业界领先的信号完整性分析工具之一。
主要功能及应用领域
主要功能
Hyperlynx提供了丰富的电路仿真和分析功能，包括传输线分析、串扰分析、眼图/抖动分析、电源完整性分析等，可帮助工程师准确预测和解决高速数字电路中的信号完整性问题。
应用领域
Hyperlynx广泛应用于通信、计算机、消费电子、汽车电子等领域的高速数字电路设计和分析中，是工程师进行电路优化和故障排除的重要工具。
市场需求与行业现状
市场需求
随着电子技术的不断发展，高速数字电路的应用越来越广泛，对信号完整性分析的需求也越来越高。Hyperlynx作为一款专业的信号完整性分析工具，具有广阔的市场前景。
多做实验验证
仿真结果需要通过实验验证才能确保其可靠性，因此建议在仿真过程中多做实验验证，与实验结果进行

Hyperlynx仿真培训课程

优化方法
针对仿真分析结果中发现的问题，可以采取以下优化措施
调整PDN设计参数
如改变电源路径宽度、增加去耦电容数量或调整容值等，以改善PDN性能。
采用先进电源管理技术
如动态电压调节（DVS）、动态频率调节（DFS）等，以降低功耗并提高电源效率。
优化布局布线
通过调整布局布线方式，减少电流环路面积和电磁干扰，提高电源稳定性。
Hyperlynx仿真培训课程
contents
目录
• 课程介绍与目标 • 基础知识与操作技巧 • 原理图输入与仿真设置 • PCB布局与布线规则 • 电源完整性分析与优化 • 信号完整性分析与优化 • 电磁兼容性设计与验证 • 课程总结与展望
01 课程介绍与目标
Hyperlynx软件概述
Hyperlynx软件是一款专业的电子设计自动化（EDA）工具，用于电路板设计和仿真分析。
地平面的散热性能。
05 电源完整性分析与优化
电源完整性概念及重要性
电源完整性定义
电源完整性（Power Integrity，PI）是指电源系统在正常工作条件下，能够提供稳定、可靠的电压和电流，以满足电子设备正常运行的要求。
电源完整性重要性
随着电子设备性能的不断提高和功能的不断增加，电源系统变得越来越复杂，电源完整性问题也日益突出。电源完整性问题可能导致设备性能下降、故障率增加，甚至损坏设备。因此，对电源完整性进行分析和优化至关重要。
Hyperlynx界面及功能介绍
Hyperlynx启动与界面介绍
01
了解Hyperlynx的启动方法、界面组成和各部分功能。
菜单栏与工具栏
02
熟悉Hyperlynx的菜单栏和工具栏中的常用命令和工具，以及它

hyperLynxVX25PCB仿真

hyperLynxVX25PCB仿真contents •仿真概述与目的•仿真工具与平台介绍•PCB模型建立与参数设置•仿真分析与结果解读•仿真在PCB设计中的应用案例•仿真流程优化与经验分享目录仿真概述与目的仿真定义及作用仿真定义仿真是指通过计算机技术和数值计算方法，对实际系统或过程进行模拟、分析和预测的技术。

仿真作用在PCB设计中，仿真可以帮助工程师在设计阶段预测和评估电路板的性能，从而优化设计方案，减少设计迭代次数，降低成本和风险。

预测电路板性能通过仿真分析，预测电路板在实际工作条件下的电气性能、热性能等关键指标。

优化设计方案根据仿真结果，对电路板设计方案进行优化，提高电路板的性能和可靠性。

减少设计迭代次数通过在设计阶段进行仿真分析，可以减少后续实验验证和修改设计的迭代次数，提高设计效率。

hyperLynxVX25PCB仿真目标降低实验成本仿真分析可以减少实验验证的次数和规模，从而降低实验成本和时间成本。

增强产品竞争力通过优化设计方案和提高设计质量，可以增强产品的竞争力和市场占有率。

加速设计进程通过在设计阶段进行仿真分析，可以加速设计进程，缩短产品开发周期。

提高设计质量通过仿真分析，可以在设计阶段发现和解决潜在问题，提高电路板的设计质量。

仿真在PCB 设计中的重要性仿真工具与平台介绍hyperLynx仿真工具简介hyperLynx是一款专业的PCB仿真软件，用于对电路板设计进行信号完整性、电源完整性和电磁兼容性分析。

该工具提供了丰富的仿真功能和强大的分析能力，可帮助工程师在设计阶段预测并解决潜在问题。

hyperLynx支持多种PCB设计软件的数据格式，方便用户导入设计文件并进行仿真分析。

VX25PCB平台功能特点01VX25PCB是一款先进的PCB设计平台，具有高性能、高可靠性和易用性等特点。

02该平台提供了全面的设计工具和功能，包括原理图设计、布局设计、布线设计、库管理等。

03VX25PCB支持多层板设计，具备强大的自动布线和手动布线功能，可满足复杂电路板的设计需求。

HyperLynx DDR3及USB信号完整性仿真

ddr3odt_t17_sel11_mi – DDR,1.5V,ddr3 mode, 17 Ohm ODT），再重复Ⅰ-- Ⅳ过程。选择所有U3可选的参数
选择所有U10可选的参数
18
三、 DDR3 DQ信号的仿真 Ⅶ、回到 3步骤，U10 Select->Model Selector，配置U10参数（
800/1066Mbps，U10 OUTPUT有7种选择。比较7个眼图，在U10 OUTPUT 34/40/48 Ohm时，眼图质量比较好。考虑到DQ选择的是40 Ohm，所以 CLK也只能选择40Ohm。
即：U2/4 选800/1066Mbps ，U10 选40 Ohm
(U2 CLKIN mode = CLKIN_1066 U10 ddr mode = ddr3_sel11_ds110_mio)
31
六、DDR 信号的批量仿真在上面的单线仿真的基础上，我们可以评估整个PCB DDR信号的SI特
性。在HyperLynx主界面下，选择Simulate SI->Run DDRx Batch Simulation进行DDR SI的整体特性。
1、Introduction 2、Initialization配置DDR电平和速率（ DDR3/Unbuffered/1066MT/s/1.5V） 3、 Controller选择U10，再选择右边箭头，显示Memory controller U10 4、DRAMs Slots/0,Ranks per Slot/1,此时DRAMs菜单显示如下，菜单左侧箭头变亮。
此处选中
27
四、 DDR3 CLK信号的仿真 4、滚动鼠标滚轴放大图形，选中一个端点，为U10选择OUTPUT，为
U2/4选择INPUT。然后选择Edit->Auto Place->Force Left-To-Right，可以自动将线路由左向右排线，便于阅读

Hyperlynx教程中文版精

04
布线优化
采用自动布线工具进行优化，如调整走线角度、减少交叉等，
提高布线质量和效率。
特殊布线技巧与实例
差分对布线针对高速差分信号，采用等长、等距、同层的布线方式，减少信号干扰和失真。
地线处理在模拟电路中，为了减小地线阻抗和噪声干扰，可以采用多点接地、地线
网格等布线技巧。
蛇形走线
在数字电路中，为了匹配信号延迟，可以采用蛇形走线来调整信号传输时间。
瞬态电流。
03
平面层设计
优化地平面的设计，降低电源系统的阻抗，提高电源稳定性。
电源完整性仿真与验证
仿真工具
使用专业的电源完整性仿真工具，如Hyperlynx，对电源系统进行建模和仿真分析。
仿真步骤
包括建立电源系统模型、设置仿真参数、运行仿真并分析结果等步骤。
验证方法
通过与实际测量结果的对比，验证仿真结果的准确性和可靠性。同时，也可以采用其他验证方法，如专家评审、对比试验等。
文件比较
支持文件比较功能，方便用户比较不同版本之间的差异。
03
原理图设计与仿真
原理图设计流程
放置元器件
从元器件库中选择所需元器件，放置在原理图中。
调整布局
调整元器件位置，使原理图布局更加合理、美观。
创建新原理图
启动Hyperlynx软件，选择 “File”->“New”>“Schematic”命令，进入原理图设计环境。
电源与地处理
针对电源和地网络，可以采用大面积铺铜、电源岛等布线方式，提高电源稳定性和散热效果。
05
电源完整性分析与优化
电源完整性基本概念
电源完整性（Power Integrity，PI）

基于Hyperlynx的变电站状态监测无线节点信号完整性仿真分析

量下降，引起振铃现象。
由于阻抗不匹配引起的。以抑制发生的主要方法所
系统工作不稳定 …。良好的高速电路设计要求具备信号完整性包括：避免传输线效应，选择合适的高速信号端接方式，高速信号间串扰尽可能小。本文针对变２］电站电气设备状态监测系统中出现的信号完整性问题进行了研究，利用仿真软件ＨｐｒｎｙｅＬｘ对系统中关键信号线进行仿真来分析系统的信号完整Ｉ生
助ＩＩ模型和ＨｐｒｙｘＢＳｙｅＬｎ仿真软件对无线节点中的关键信号进行了反射和串扰的仿真研究。在未进行任何抑制措施时，反射和串扰对信号的影响较大，冲和下冲幅值远大于２０ｍ串扰幅值最大为３０ｍ上０Ｖ，７Ｖ。通过串联端接和加大传输线间距、小减耦合长度。反射和串扰对信号的影响明显减小，满足了信号完整性要求。
ｏｆｃｉｎｒｓｔｋｏｉａａｅｓｉｃｎｌｅｕｅ．ｏｉｍｅｔｔｅｓａｎｅｒｙｒｑｉｍｅｔ．ｆｒｌｔｎａｄｃｏｓｎｓｌｃｎｂｉｆａｔｒｄｃｄＳｔｅｓｈｉｌｉｔｇｉｅｕｒｎｓｅｅｏｌａｎｇｎｇｉｙｎｇｔｅ
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图６串联端接仿真波形图
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图１改进后的串扰仿真结果０
表２串扰仿真数据
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HyperLynx中文使用说明

Tutorial 使用说明书2002-5-20w ww.ed a365.co mTUTORIAL 使用说明书 1 第一章 LINESIM3 1.1 在L INE S IM 里时钟信号仿真的教学演示3 1.1.1使用 F ILE /O PEN L INE S IM F ILE 加载例题 "CLOCK.TLN"3 1.1.2 点击“S COPE /S IM MENU ”选择“R UN S COPE ”出现数字示波器。

3 1.1.3 采用终接负载的方法修正时钟网络4 1.1.4 采用IBIS 方法的系列终端仿真。

4 1.1.5 利用终端“W IZARD ”功能寻找最佳终接数值。

5 第二章时钟网络的EMC 分析6 2.1 对是中网络进行EMC 分析6 第三章 LINESIM'S 的干扰、差分信号以及强制约束特性7 3.1 “受害者”和 “入侵者” 7 3.2如何定线间耦合。

7 3.3 运行仿真观察交出干扰现象8 3.4 增加线间距离减少交叉干扰（从8 MILS 到 12 MILS ） 8 3.5 减少绝缘层介电常数减少交叉干扰 8 3.6 使用差分线的例子（关于差分阻抗） 8 3.7 仿真差分线9 第四章 BOARDSIM104.1 快速分析整板的信号完整性和EMC 问题 10 4.2 检查报告文件：报告文件中使用搜索违反信号完整性的地方。

10 4.3 对于时钟网络详细的仿真 10 4.4 运行详细仿真步骤： 10 4.5 时钟网络CLK 的完整性仿真 11第五章关于集成电路的MODELS 13 6.1 模型M ODELS 以及如何利用T ERMINATOR W IZARD 自动创建终接负载的方法 13 6.2 修改U3的模型设置（在EASY.MOD 库里CMOS,5V,FAST ） 13 6.3 选择模型（管脚道管脚）C HOOSING M ODELS I NTERACTIVELY （交互）, P IN -BY -P IN 13 6.4 搜寻模型（F INDING M ODELS (THE "M ODEL F INDER "S PREADSHEET ) 14 6.5 例子：一个没有终接的网络 14w ww.ed a365.co mHyperLynxHyperLynx 是高速仿真工具，包括信号完整性（signal-integrity ）、交叉干扰（crosstalk ）、电磁屏蔽仿真（EMC ）。

Hyperlynx介绍

规划PCB的叠层结构
特征阻抗：高频信号在PCB铜线中传输所遇到的阻力，它是电阻抗、电容抗、电感抗的矢量和。
快速分析整版的信号完整性（SI）
在Hyperlynx的后仿真（Boardsim）中，有一个批量分析功能（Board Wizard）。它可以对PCB板的全部或部分进行快速分析。此分析功能的主要内容：
可以对单个网络进行详细仿真，并输出精确的信号传输波形、电磁辐射频谱。在仿真过程中可以对PCB的布线参数和无源元件的参数进行修改，然后通过反标来更新PCB。避免人为修改的错误和遗漏。
信号的交互式仿真
PCB文件被导入到Hyperlynx中的显示
信号的交互式仿真
选中“BDDR_D4”网络
信号的交互式仿真
信号的交互式仿真
信号的交互式仿真
信号的串扰分析
信号的完整性：信号在信号线的质量，即信号在电路中一正确的时序和电压做出相应的能力。
高速PCB中信号完整性问题主要包括反射、串扰、信号延时、时序错误。
信号串扰：在PCB中，信号在传输线上传输时，因信号的电磁能量通过互容和互感耦合对相邻的传输线产生不期望的噪声干扰。
快速分析整版的信号完整性（SI）
阻抗匹配
阻抗匹配
阻抗匹配：当数字信号在PCB上传输时，PCB线路的特征阻抗必须与发射端和端接元件的电子阻抗进行匹配，即特征阻抗应该等于发射端阻抗与端接电阻的和。阻抗不匹配的后果：信号在传输的过程中将会出现反射现象，信号的波形就会出现上冲、下冲和由此导致的振铃现象。
软件的总体介绍
规划PCB的叠层结构
规划PCB的叠层结构
Hyperlynx的叠层编辑器分为两部分，电子表格区和图形区。图形区可以将目前设计的PCB叠层结构以立体的形式展现，在电子表格区可以对PCB叠层结构的属性进行设置。电子表格区有五个标签，前三个标签主要是对PCB 叠层的基本属性进行设置，例如，层面的种类，介质的种类和介电常数等。第四个是关于设置特征阻抗的。第五个标签是用来显示前四个标签所设置的所有内容。

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目录
0 概述................................................................................................................1
1 生成*.HYP 格式文件 .....................................................................................2
4 定义电源网络................................................................................................5
5 加载仿真模型................................................................................................6 5.1 仿真器设定............................................................................................6 5.2 加载模型库............................................................................................7 5.3 添加器件模型........................................................................................9
2 导入*.HYP 格式文件设置叠层 .....................................................................4
3 检查元器件的命名........................................................................................4
目录共 4 页第 2 页
图片索引图 1 基于 Hyperlynx 的板级 SI 仿真流程图.....................................................1 图 2 Hyperlynx 的 PCB translator 菜单...............................................................2 图 3 PCB translator 选项设置..............................................................................3 图 4 Protel 导出 HYP 格式文件 ..........................................................................3 图 5 调整叠层设置..............................................................................................4 图 6 检查元器件编号..........................................................................................4 图 7 修改元器件标号映射规则..........................................................................5 图 8 编辑电源网络..............................................................................................6 图 9 给电源网络赋电源值..................................................................................6 图 10 SETUP 选项 ...............................................................................................7 图 11 仿真器设置................................................................................................7 图 12 系统文件夹选项........................................................................................8 图 13 添加库文件路径........................................................................................8 图 14 生成模型库文件索引................................................................................9 图 15 部分管脚模型赋值..................................................................................10 图 16 模型添加方法选择..................................................................................11 图 17 基于器件标号的模型添加方法..............................................................11 图 18 保存 REF 文件 ........................................................................................12 图 19 使用交互界面编辑.QPL 文件 ................................................................12 图 20 使用文本编辑器编辑.QPL 文件 ............................................................13 图 21 QPL 文件加载设置 ...............................................................................13 图 22 Global 激励源下的过冲仿真...................................................................15 图 23 伪随机比特流激励下的过冲仿真..........................................................15 图 24 Stimulus 选项设置 ...................................................................................16 图 25 端接向导设置..........................................................................................16 图 26 查看端接情况..........................................................................................17 图 27 优化后的信号过冲..................................................................................17
8 导出到....................................................26
9 模型文件结构及模型创建..........................................................................28 9.1 .MOD 模型 ...........................................................................................28 9.2 IBIS 模型...............................................................................................30
6 交互式 SI 仿真模式.....................................................................................14 6.1 过冲仿真..............................................................................................14 6.2 串扰仿真..............................................................................................18 6.3 辐射仿真..............................................................................................20