Signalintegrität mit Altium Designer - Ablauf der Simulation

Ablauf der Reflektions- oder Übersprech-Analyse. Als wichtige Voraussetzung für die Signalintegritäts- Analyse wird im PCB-Editor der Layer Stack der Leiterkarte mit allen Parametern beschrieben.
Altium Layer Stack Manager

Vorraussetzungen für den Signal lntegrity Simulator im Altium Designer

Nachdem der Layer Stack der Leiterkarte mit allen Parametern beschrieben ist, muß im PCB Rules and Constraints Editor unter Signal Integrity alle gewünschten Signalverlaufs - Eigenschaften des Designs beschrieben werden. Das Altium PCB Editor Menue Die Regeln werden in "PCB Rules and Constraints Editor" Dialog definiert. Alternativ können die Regeln im "SI Setup Options" Dialogs spezifiziert werden.



Insbesondere in der Design Regel "Supply Nets" müssen für alle Versorgungsnetze die entsprechen Spannungen angegeben werden.

Jedes der Versorgungsnetze im Design erhält dabei eine eigene Designregel. Es sollten immer mindestens zwei Regeln existieren - eine für Power- und eine für Ground- Netze.
Aus dem PCB-Editor-Menü, mit Einbezug der Leiterplattenstruktur (Leiterbahn und Basismaterial) oder aus dem Schaltbild-Editor ohne Einbezug der Leiterplattenstruktur wird im Menüpunkt unter Tools " Signal Integrity " die Analyse gestartet. Die Leiterplatte wird analysiert, und der Altium Designer Signalintegritäts-Analysator erstellt die Ergebnisse auf dem Bildschirm.
Wenn beim Aufruf des Signal Integrity Analyzers nicht alle Bauteile Modelle definiert sind, versucht der Analyzer mögliche Modelle zu ermitteln. Bleiben Modelle undefiniert, so erscheint eine Warnung. Abhängig von den Anforderungen kann diese übergangen und mit der Analyse fortgefahren werden oder aber angehalten werden, um die Definition der Modelle jetzt noch vorzunehmen.

Pre- & Post-Layout Signal lntegrity Analyse

Pre- Layout Signal lntegrity Analyse (ohne PCB)
Aus dem Schaltbild-Editor unter Tools " Signal Integrity " wird die Analyse gestartet. Da keine PCB Werte aufgenommen werden, müssen Default Werte für Track-lmpedance und Average Track Length vorgeben werden. Bitte beachten ! Auch wenn ein PCB vorhanden ist und die Analyse aber im Schaltbild Menue aufgerufen wird werden keine PCB Eigenschaften (Physik der Leiterbahnen ) für die Analyse berücksichtigt.

Post- Layout Signal lntegrity Analyse (mit PCB)
Aus dem PCB-Editor unter Tools " Signal Integrity " wird die Analyse gestartet. Der Analysator greift hier auf die im realen PCB gesetzten Werte zurück. Die simulierten Werte entsprechen dem Aufbau der Leiterkarte.
Auf dem sich öffnenden Signal Integrity Panel werden alle simulierten Signale in Tabellenform angezeigt. Signalwerte die nicht den gewünschten Vorgaben in der Designroule entsprechen werden dabei rot hinterlegt. Über eine Reflektions- oder Crosstalk-Analyse können weitere Information erlangt werden.

Signal Integrity Panel

Das Altium Signal Integrity Panel

Das Signal Integrity Panel des Altium Designer Signal Integritäts-Analysators besitzt auf der linken Seite eine Liste mit allen Netzen des Designs. Um ein bestimmtes Netz oder mehrere Netze zu analysieren, müssen Sie nach den folgenden Schritten vorgehen:

Das entsprechende Netz aus der Netzliste auswählen und über die Pfeilsymbole auf die Netzliste rechts einfügen. Wegen der sehr großen Rechner Belastung sollte es vermieden werden, die Reflektions-Analyse mit vielen Netzen gleichzeitig auszuführen. Analyse der Kurvenformen Die Berechnung der vielen Kurven würde sehr lange dauern, und das Ergebnisfenster mit der Kurvenformanzeige würde mit Kurven übersät sein.

Drücken Sie auf Pfeil nach rechts. Das Netz wird oben im Simulationsbereich oben rechts angezeigt, und jeder Knoten im Netz wird darunter aufgelistet. Wenn mehrere Potential-Pins im Netz das Netz treiben (bidirektionale Pins), wird der Erste auf der Liste als Treiber angesehen. Um eine Knotenrichtung zu verändern, wird der gewünschte Knoten mit Rechtsklick angewählt und im Popup Menu mit " Edit Buffer " die Richtung gewählt.

Weitere Informationen zu Einrichtung und Ablauf einer Signalintegritätsanalyse sind im Tutorial TU0113 "Performing Signal Integrity Analyses" von Altium Designer und in der Deutschen Kurzbeschreibung "Ensuring-the-integrity-DE" Reflections-Analysis zu finden.
Um die Reflektionsanalyse für ein Netz zu starten wird der Button 'Reflection Waveforms' im Signal lntegrity Panel gedrückt. Das Netz wird analysiert, und die Kurvenform der Reflektion wird im Altium Designer Wave Analyser angezeigt.
Im Menüfeld Termination kann dabei eine im Layout nicht vorhandene Abschlusstermination des Signalweges angewählt werden, die wahlweise über Perform Sweep in einem gewählten Bereich überstrichen wird und eine Kurvenschar erzeugt.
Einen einzelnen Messwert kann man direkt aus der Kurve ablesen, wenn man auf einen Knoten in der Liste rechts neben der Kurve klickt und eine Option aus dem Analyse-Menü auswählt.

Crosstalk-Analysis

Für eine Übersprechanalyse werden mindestens zwei Netze aus der aktuellen Netzliste benötigt. Im "Net" Fenster oben rechts des Signal lntegrity Panel, wird einem dieser Netze die Bezeichnung "Aggressor" (Agierende), dem anderen die Bezeichnung "Victim" (Reagierende) mit Maus - Rechtsklick zugewiesen. Der Aggressor ist das Netz, das einen störenden Impuls aussendet, Victim ist das Netz, das den Übersprechimpuls empfängt. Ist diese Zuweisung erfolgt kann mit Klicken auf "Crosstalk..." die Übersprechanalyse ausgeführt werden.