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PCB-Signalintegrität

Wie Power Aware zuverlässig die Signalintegrität sicherstellt

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Power-DC-Analyse für Ergebnisse in Sign-Off Qualität

Bei der Analyse und Dimensionierung einer Stromversorgung sind die Stromdichten und Temperaturen auf der Leiterplatte zu berücksichtigen. Der elektrische Widerstand erhöht sich mit steigender Betriebstemperatur. Die Verlustleistungen von Bauteilen erhöhen ebenfalls die Umgebungstemperatur.

Die Erwärmung des Kupfers beeinflusst die Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte. Mit einer Co-Simulation können die verschiedenen geänderten Werte als Startwerte für die andere Simulation eingesetzt werden, bis die Werte konvergieren und es keine Änderungen mehr gibt. Diese Ergebnisse stimmen sehr gut mit den gemessenen Werten überein.

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Mit einer Power-DC-Simulation von Cadence Sigrity lassen sich elektrische und thermische Größen für Leiterplatten und IC-Packages in Sign-off-Qualität simulieren. Das Routing von erforderlichen Spannung-Messleitungen am Verbraucher (sense) wird über ein patentiertes Verfahren automatisch vom Tool vorgeschlagen. Spannungsabfälle auf leitfähigen Elementen werden berechnet und in Plots grafisch ausgegeben. Mit der Vielzahl von Plots sind Schwachstellen im Design schnell zugeordnet und behoben.

Neben diversen Plots können aber auch Designregeln definiert und im Design auf deren Einhaltung hin überprüft werden. Im Bild 9 sind Regeln für die Versorgungsspannung mit einer oberen und unteren Toleranz von jeweils 3% definiert.

Über Regeln ist es auch möglich, Werte für einen maximalen IR-Drop, maximale Ströme oder Stromdichten auszuwerten. Sie gelten für für Designelemente wie beispielsweise Bausteine, einzelnen Pins, Bereiche, Leitungen, Durchkontaktierungen, Kupferflächen. In einem Spreadsheet sind dann alle Regelverletzungen aufgelistet und über Crossprobing kann das Objekt im Layout Tool angezeigt werden.

Alle Auswertungen fasst der Sign-Off-Report zusammen und visualisiert Fehler in Rot. So wird in einer umfassenden Dokumentation der Lagenaufbau beschrieben, ein Blockschaltbild der Stromversorgung erstellt, alle Plots über Spannungen und Ströme eingebunden und Designregeln mit Toleranzen aufgelistet. Dies verkürzt den Aufwand der Dokumentation signifikant.

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