仿真技巧 | Ansys SIwave的IR Drop仿真方法

 

IR Drop，直流压降，是指PCB上电源网络的金属电阻不可忽略造成的分压，远端看起来发生了压降。对于大型复杂的高速PCB，因为走线较长电阻较大，这个问题更加明显，所以为了确保板子在正常的电压范围工作，在进行信号完整性分析前，要先做IR Drop分析。Ansys SIwave有专用于IR Drop分析的模块，本文介绍使用SIwave进行IR drop分析的流程。

1、首先打开SIwave，导入PCB板，另存为.siw文件。点击顶部的SIwave Workflow Wizard按钮，进入向导界面，然后选择Configure DC IR Drop Analysis，会出现相关设置界面。

2、如下图，在左侧勾选需要分析的网络，相连的器件会显示在右侧。勾选Hide RLC Components，以隐藏不需要设置的RLC器件。

勾选所有需要分析的网络

3、然后设置电流源和电压源。在Source/Probe栏中选择Voltage或是Current Source，然后在Magnitude栏中输入所需设置的电压源或电流源值。电压源通常只设置一个，电流源由工程师根据经验得出，是根据功能模块同时工作的门电路数量和电流决定的，可在Ansys Redhawk中计算。

4、设置好之后，点击Configure Simulation创建仿真，然后点击Validate，启动Validate Check，检查电路及仿真是否有错误。

5、检查完成出现如下界面。若提示有错则需要修改之后重新检查，点击Auto Fix或手动修改，完成后进入下一步。

6、点击Simulate，会进入到Compute DC Current and Voltage Distribution界面。

7、修改仿真名称；然后设置一个统一的参考地，通常被自动设置在电压源的负极；然后点击Other solver options，进入到SIwave options设置界面。

8、点击DC，将滑块滑至Balanced；点击DC Advanced，确保设置如下图所示。

9、点击HPC Multiprocessing，进行HPC相关设置。完成后点击OK关闭窗口。

10、点击Launch启动仿真，在Process Monitor中可以观察到仿真进程。

11、仿真结束后查看结果：可在Result窗口中选择仿真名称，右键选择仿真结果，或者点击顶部的DC IR Drop按钮，选择需要查看的仿真结果。

12、查看Current/Voltage Plot：可在左侧勾选需要查看的网络，右侧勾选需要查看的层和参数。然后点击Apply应用设置。

13、PWR层的电源分布如下图：

14、PWR层的电流密度分布如下图：

15、过孔电流分布如下图：

16、如果要查看详细的器件数据，可选择Display Element Data：

17、如果要导出仿真结果，点击Export Report：

18、导出后会生成html格式的文件，包含了几乎所有仿真数据。