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SI和PI仿真是什么?有什么用?

2023-09-22 13:40
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随着PCB板逐渐高密度化、性能化,导致信号速度的提高和板子尺寸的缩小,信号完整性(SI)和电源完整性(PI)分析变得愈发重要,但调试难度也大大增高。“了解SI&PI仿真?SI&PI仿真有何用?如何做好SI&PI仿真?”等已成为很多工程师需要面对的问题,下面或许能给些灵感。

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1、SI仿真

SI主要关注的是电子系统中的信号质量及信号在各种条件下如何传播,在高速数字系统中,SI仿真是对高速信号的传输特性进行分析和优化的过程,其中包括电压、电流、延迟、时序等,通过SI仿真可确定信号的传输性能,有传输损坏、延迟、抖动等,也可检测信号反射、干扰等不同问题,通过优化来解决这些问题。

SI仿真大致上可分为时域仿真和频域仿真,前者是用于评估传输线上的波形和反射,后者是用于评估信号的频率响应和带宽,同时这类仿真经常使用Spice仿真器和3D电磁场仿真器。

常用的SI仿真软件有Mentor的Hyperlynx、Cadence的Incisive、Keysight的SigX等。

2、PI仿真

PI仿真主要关注的是电源分配系统的性能和效率,主要评估电源噪声和纹波干扰对电路性能的影响及优化电源设计。PI仿真可模拟电源系统的整个电路,包括电源滤波器、稳压器、电源线路等。

而且PI仿真通常由电源噪声分析、电源纹波分析、电源分布等,这些都可以帮助工程师更好识别电源噪声和纹波来源,及时采取措施降低影响。

常用的PI仿真软件有:Cadence的Virtuoso、Mentor的Power Integrity Professional等。

3、SI&PI仿真的用处及区别

SI仿真可提前发现并解决反射和串扰等严重问题,提取普通多层板/HDI板整板阻抗和串扰情况分析,对重要信号线进行阻抗分析及重要信号层进行串扰耦合分析;

PI仿真包括直流DC/交流AC分析,观察电源压降情况(DC分析)及电源平面谐振情况(AC分析)和电容布局情况。

SI和PI仿真的主要区别在于关注点,SI仿真关注的是信号质量和传播,而PI仿真关注的是电源系统的性能和稳定性,虽然它们的关注点不同,但在实践设计中,它们通常是相互依赖的,如:电源系统的稳定性可影响信号的质量,所以在PCB设计中必须同时考虑这两者。


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