E9010 Signal Integrity Designer (シグナル インテグリティ デザイナ)

業界最先端のタイム ドメイン シミュレータおよび周波数 ドメイン シミュレータ

High Frequency SPICE は、幾千ものトランジスタを使用する大規模な高周波数 RF 回路のタイム ドメイン解析を行うのに理想的です。このシミュレータは、オシレータの起動時間、フィルタ ステップ関数応答、パルス RF ネットワーク応答、高速デジタルおよび高速スイッチング回路などの過渡応答を検証するためにも使用します。High Frequency SPICE は、SPICE 過渡解析の一般的な機能すべてに加えて、大規模回路に対する収束性の向上、および回路図への DC バック アノテーションなどの追加機能があります。

更に、シミュレータは、モデルを RLC 等価回路に変換したり、コンボリューション方式に戻したりすることなく、マイクロストリップ伝送ライン、ベンドおよびギャップなどの多数の高周波モデルを使用することできます。これは、周波数ドメイン解析モデルをラプラス変換によって表示することによって可能になります。High Frequency SPICE では、分散や高周波損失などのいくつかの周波数依存効果を無視する近似を使用して周波数依存要素をモデリングしています。そのため、より速いシミュレーションを可能にしています。分散効果や高周波損失を考慮する、より正確な周波数モデルの場合は、Convolution シミュレータを High Frequency SPICE シミュレータと合わせて使用する必要があります。

Convolution シミュレータは、ADS High Frequency SPICE の機能を拡張する高度なタイム ドメイン シミュレーション エンジンです。これは、周波数依存コンポーネント (分布要素、S パラメータ データ ファイル、伝送ラインなど) をタイム ドメイン シミュレーションで正確にシミュレーションします。High Frequency SPICE とは違って、Convolution シミュレータでは、実測 S パラメータ データを使用して特性化されたコンポーネントを備えた回路もシミュレーションできます。

Convolution シミュレータは、表皮効果、分散、および高周波損失などの高周波効果を評価します。典型的な例では、分散や不連続の影響が重要な過渡条件の解析、オフチップ素子の効果、IC シミュレーションでのチップと基板間の相互作用などの観察などがあります。

Linear 回路シミュレータは、リニア条件で動作する多様な RF およびマイクロウェーブ回路の周波数ドメイン リニア解析を行います。とはいえ、多くの周波数ドメインの重要なパラメータを非常に効果的にモデリングすることができるため、SI 設計者にとって貴重なツールです。パラメータには、回路インピーダンス、アドミッタンス、反射係数および VSWR、損失、ノイズ、および群遅延などがあります。加えて、このシミュレータはパラメータを変動させた (コンポーネント値の変動に対する雑音指数など) 解析も可能です。

Linear シミュレータの大規模受動および小規模シグナル能動デバイス モデル ライブラリには、改善された多層結合ラインの要素モデルなどの、高周波、高速設計に必要な部品が多く含まれています。シミュレータは、ユーザ定義の DC バイアスで、ノンリニアモデルを使用してリニア解析をすることができます。パラメータ サブネットワーク機能によって、他の設計からの既存のサブネットワークのカスタマイズや統合をすることができます。

相互接続モデル

EM ベースの Multilayer Interconnects Library (最大 40 の金属層と 80 本の結合ライン) は、Momentum プレーナー Planar EM シミュレータを使用せずに、レイアウト効果の予知解析速度を向上させることができます。ただし、シミュレーション速度と精度の間には、元来相反する要素があります。インピーダンス、損失、クロストーク、および遅延の影響は、これらのモデルと関連付けられる単純化された基盤となる 2-D 電磁界ソルバによってモデリングされます。

マイクロストリップ モデルおよびストリップライン モデルでの多層相互接続モデルの利点は、非常に多くの結合線モデルが使用できるということです。モデルは特定のレイヤに置くことができ、しかも自動的に計算されるのでマイクロストリップやストリップラインの動作を指定する必要はありません。

これらのモデルは、Linear シミュレータ モジュールに含まれているプリント基板モデルの上位集合でもあります。これらのモデルの重要な利点は、パラメータ入力が容易であること、さらに多くのモデル構成で使用可能であること、および複数のレイヤ上にモデルを置くことができることなどがあります。柔軟性のある多層基板定義により、基板のレイヤ数および多層構造の垂直方向断面を定義するパラメータを選択することができます。

SPICE モデル ジェネレータ

SPICE モデル ジェネレータにより、周波数ドメイン S パラメータ特性を SPICE が使用できるモデルに変換することができます。モデル ジェネレータは、モデリングされた構造を表示するサブネットワークを含んだネットリストを開発します。これにより S パラメータ データから SPICE モデルを生成することが可能になり、ワークフローの速度を向上することができます。設計の柔軟性を得るため、モデルは 4 つの異なる設計トポロジによって生成されます。

• 理想伝送ライントポロジ
• N セクション ラダー ネットワーク
• 集中 PI トポロジ
• 有理多項式表現 (HSPICE または ApSim SPICE フォーマット)

最初の 3 つのモデルは、S パラメータ データから低周波を抽出します。4 つ目のモデルは、周波数データに適しているカーブを使用します。最初の 3 つのモデルは、S パラメータ データ ファイルの周波数データ ポイントがノイズフリーの場合に適用されます。S パラメータ データがネットワークアナライザ解析から取得される場合、ノイズが低周波に存在する可能性があるため、有理多項式表現を使用する必要があります。

電磁界パッケージ/相互接続モデリングと検証

Momentum は、高速回路設計者が受動回路モデルのレンジ幅と精度を著しく展開することを可能にするプレーナー電磁界 (EM) モデリング エンジンです。実世界の 3D 電磁界相互作用を考慮しながら複数のレイヤ上での任意の形状解析機能によって、Momentum はパッケージや相互接続寄生型モデリングなどのカスタマイズされた受動回路設計用の必須のツールとなっています。

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表面電流分布の正確なモデリングのため、Momentum EM シミュレータによってユーザは任意の電源や接地に対応した精密な電気モデルおよび高速設計アプリケーション用の信号トレース構成を作成することができます。これらのモデルは、電磁界の相互作用行列方程式の物理解から直接作成されています。

プレーナー電磁界を、等価の RLC ネットワークにおいて相互接続構造の特性を示すために適用することは可能ですが、高速パッケージや PCB 相互接続などに見られる特有のメタル配線パターンの幾何複雑性によってメッシュ生成プロセスは厳しく制限されています。ただし、Momentum はこれらの制限を解消するメッシュ減少技術を提供しています。この機能は、多角形のセルの表面電流をモデリングするために使用される基本関数の一般化で構成されています。得られた等価ネットワークでは、コンデンサは一般化されたセルの帯電をモデリングし、インダクタは一般化されたセル間の電流をモデリングします。減少されたメッシュに対応する電磁界等価ネットワークは、より少ない要素で、非常に速く解決することができます。

SI カスタム構成 Application Guide

ADS SI Application Guide では、SI エンジニアが次のようなモデリングをしやすくするために、高速設計事例集と事前構成済み仮想機器を提供しています。

• ディファレンシャル S パラメータ

• アイクロージャ計測 - アイ振幅、アイ開口度、アイクロージャ、アイライズ、アイフォールを計測する

  全画面表示 (19 K バイト)

• アイ ダイアグラム ジッタ- ヒストグラム計測

  全画面表示 (22 K バイト)

• ノイズ/ジッター計測、ジッター スペクトラム、位相ノイズからのジッター

• リニア ディファレンシャル TDT モデリング - AC シミュレーションを使用して、結合伝送ラインのタイム ドメイン応答を生成する

  全画面表示 (15 K バイト)

  全画面表示 (22 K バイト)

• ノンリニア ディファレンシャル TDT モデリング - ハーモニック バランス シミュレータを使用した送・受信機との結合伝送ラインのタイム ドメイン動作をシミュレーションする

• ディファレンシャル/コモン インピーダンス モデリング

• TDR シミュレーション - TDR シミュレーション機器を使用する多層相互接続伝送ラインのタイム ドメイン シミュレーションを表示する

  全画面表示 (12 K バイト)

  全画面表示 (23 K バイト)

• ミックス モード解析 - ミックス モードの S パラメータをシミュレーションする

購入のためのヘルプが今すぐに必要な場合には、次のリンクをクリックしてください。最適なシステムの選択、製品構成や統合の詳細、電話によるヘルプやソフトウェアのオンサイト デモ、見積書の要求などに対応することができます。

• Agilent EEsof EDA 購入支援

製品および設計ガイドライン、事例、発行された記事や Agilent EESof EDA からのシグナル インテグリティ ソリューションに関するセミナー資料などについての包括的なリンク集については以下のリンクをクリックしてください。

• Agilent EEsof アプリケーション：シグナル インテグリティ デザイン

お客様の教育

N3215A - Advanced Design System (ADS) を使用したシグナル インテグリティの設計

この必要に応じて開催される 3 日間コースの講義と実習は、高速デジタル データの相互接続による影響の特性化に関心を持つ設計者の方々を対象としています。

扱われる内容には、ADS (Advanced Design System) によるタイム ドメイン シミュレーションや周波数ドメイン シミュレーション、ADS コンボリューション エンジン、周波数ドメインでモデルを作成するための電磁界シミュレータの使用、タイム ドメイン反射率測定、クロストーク、およびカップリングなどが含まれます。

コースは、ADS に関する短い紹介から始まり、回路図の例、シミュレーション設定、結果の表示などが扱われます。以下のトピックについて、重点的に学びます。

• Convolution を含む、タイム ドメイン シミュレーションおよび周波数 ドメイン シミュレーション
• 伝送ラインの使用と ADS で使用可能な伝送ラインモデルの検討
• クロストークやカップリング、TDR および TDT を含む、シミュレーションおよび測定の設定
• ADS シミュレーションや測定でのノイズとジッターおよびアイ ダイアグラムでのその影響についての説明
• ミックス モード S パラメータ (ディファレンシャル、コモンおよびシングルエンド モード) - パラメータの説明とその測定方法
• ミックス モードとシングルエンド モードの相互変換を含むシミュレーション設定
• Momentum を使用した S パラメータ モデルの作成 (2.5-D プレーナー EM シミュレーション)

参加条件：タイム ドメイン シミュレーションおよびタイム ドメインと周波数ドメインの関係 (インパルス応答と周波数応答)、設計原則および測定技術をよく理解していることが必要です。

詳細およびオンライン登録については、次のリンクをクリックしてください。

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