Leiterplattendesign mit Altium Designer

Altium Designer bietet sowohl die Möglichkeit der Funktionsanalyse einer Schaltung auf Grundlage von Spice Modellen, wie auch die Signalintegritätsanalyse mittels IBIS Modellen. Nachfolgend wird der Signal lntegrity Simulator in Altium Designer beschrieben.

Die nachfolgende Beschreibung ist auf der Grundlage der Altium Designer Version 10 erstellt worden. Die Inhalte und Bedienung ist in der aktuellen Version ergänzt worden und muss hier noch angepasst werden.

IBIS (I/O Buffer Information Specification) ist ein offenes Format zur Beschreibung der Eigen­schaften von Eingangs- und Ausgangs Karakteristik Integrierter Bausteine.
Das IBIS-Modelle beschreiben nicht die Funktionalität des Bauelements, sondern das Verhalten der Ein- und Ausgänge mit Bezug auf Widerstand und Impedanz. Wenn nicht die Schaltungs­funktion, sondern die Signal­integrität oder die Elektro­magnetische Verträglich­keit einer Schaltung analysiert werden soll, sind IBIS-Modelle deutlich effizienter als SPICE-Modelle.

Unter Signalintegrität wird im allgemeinen die Qualität des zu übertragenden digitalen Signals vom Treiber (Sender) zur Last (Empfänger) verstanden. Bei Leiterplatten mit schnellen Signalen dürfen beim Bestimmen der Signal­qualität die para­sitären Effekte einer Kupfer­leitung auf der Leiter­platte nicht mehr ver­nach­lässigt werden. Das elektrische Ersatz­schaltbild für die Impedanz einer Leiter­bahn enthält neben dem ohmschen Widerstand bzw. des Leitwerts auch eine induktive und die kapazitive Größe. Bei der Bezugslage für die Ersatz­schaltung handelt es sich dabei immer um die jeweils nächstgelegene Ver­sorgungs­spannungs- oder Masse Lage (Plane).

• Für die Signal lntegrity -Analyse mit Altium Designer wird mindestens eine Internal Power Plane benötigt. Vorzugsweise auf GND Potential.
• In dem zu simulierenden Signalzweig muss mindestens ein Ausgangs-Pin enthalten sein. Netze, die ausschließlich passive Bauteile enthalten können nicht simuliert werden.
• Es müssen im Layer Stack Manager alle Lagen und Materialien spezifiziert werden (Physik des PCB: Epsilon R).
• Es müssen die Versorgungsnetze in den Signal lntegrity Design Rules angegeben werden (Power).
• Der Signal Stimulus in den Signal lntegrity Design-Rules wird, falls nicht manuell gesetzt, automatisch generiert.
• Zu den im Netz enthaltenen Bauteilen müssen die Signalintegritäts-Modelle geladen sein.

In der Schaltbild Library kann ein vom Bauteilhersteller vorgegebenes IBIS Modell mit "Add Signal Integrity" "Import IBIS" eingefügt werden.
Der Dateiname des IBIS Modells muss dabei identisch zu dem "Components Name" sein, sonnst wird das Model nicht eingebunden.

Das zu ändernde "Signal Integrity" Model in den Library Component Properties wählen. Den entsprechenden Type wählen. Derzeit sind folgende sieben Standard-Komponent-Typen wählbar: Resistor, Capacitor, Inductor, Diode, BJT, Connector und IC. Für einen Widerstand, Kondensator oder eine Induktivität wird in Value wenn möglich der Wert des Bauteils eingegeben. Wenn das Bauteil ein IC ist, muss unbedingt der Technology Type angegeben werden. Wenn möglich kann im Model Dialog, für jeden einzelnen Pin des Bauteils spezielle Angaben ergänzend zum IBIS Model eingegeben werden.

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