實例探究 | 基于HFSS 3D Layout的時域仿真分(fēn)析

時間：2023年12月29日

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HFSS 3D Layout是Ansys公司推出的專門用于PCB和封裝的全波三維電(diàn)磁場仿真工(gōng)具，其計算過程完全基于HFSS的有限元算法内核，同時提供了EDA風格操作界面和仿真設置流程，更加符合layout行業的操作習慣，在确保仿真精度與HFSS一(yī)緻的同時，很好地彌補了HFSS在PCB與封裝仿真中(zhōng)操作便利性上的不足，能夠爲用戶帶來良好的仿真體(tǐ)驗。

HFSS 3D Layout的内核雖然爲頻(pín)域算法，但其界面集成了時域求解器，故可僅利用HFSS 3D Layout進行時域分(fēn)析，而無需采用“場路協同”的方式來創建Circuit電(diàn)路進行仿真，可省去(qù)較多的操作步驟，提高仿真效率。

本文以一(yī)個示例來展示HFSS 3D Layout的時域仿真分(fēn)析流程。

一(yī)

基于HFSS 3D Layout的時域仿真分(fēn)析

PCB模型

AEDT中(zhōng)可直接導入EDA模型，導入後将直接由HFSS 3D Layout打開(kāi)，或者由SIwave中(zhōng)的模型導出至HFSS 3D Layout，兩種方式等效。

爲了節省仿真時間，本示例截取了一(yī)部分(fēn)PCB闆模型進行仿真，模型中(zhōng)包含了兩條數據傳輸鏈路，且保留了數據鏈路兩端的IC器件，如下(xià)圖所示；保留IC器件的目的是爲了給即将插入的外(wài)部電(diàn)路器件提供引腳接口。

二

基于HFSS 3D Layout的時域仿真分(fēn)析

搭建時域電(diàn)路

本示例進行常見的SI分(fēn)析，包括時域波形以及眼圖等仿真。在Component Libraries中(zhōng)找到Eye Source器件并拖入Layout界面中(zhōng)，作爲電(diàn)路仿真的電(diàn)壓源。

爲了驗證兩條信号鏈路在不同速率下(xià)的數據傳輸情況，在Layout中(zhōng)添加兩個Eye Source，并分(fēn)别設置這兩個Eye Source的參數，包括UI和BitPattern等。

同時選中(zhōng)IC器件和Eye Source器件，點擊鼠标右鍵，選擇Connect Pins…将Eye Source器件的引腳與IC器件中(zhōng)相關的引腳連接，對另外(wài)一(yī)個Eye Source執行相同的操作。

Eye Source器件與IC器件引腳連接完成，如下(xià)圖所示，在IC器件的Pin處将自動創建端口，且選中(zhōng)Pin處的矩形框，雙擊可再次編輯Eye Source。

采用同樣的方式，在信号鏈路另一(yī)端的IC器件處連接兩個外(wài)部50Ω的端接電(diàn)阻，并完成Pin連接，如下(xià)圖所示。

至此，時域仿真電(diàn)路搭建完成，在導航樹(shù)的Excitations節點下(xià)将自動創建6個端口。

三

基于HFSS 3D Layout的時域仿真分(fēn)析

仿真設置

添加HFSS求解設置，如下(xià)圖所示：

設置Co-Simulation，如下(xià)圖所示：

添加時域求解設置，如下(xià)圖所示，然後運行時域仿真。

四

基于HFSS 3D Layout的時域仿真分(fēn)析

時域結果分(fēn)析

50Ω電(diàn)阻端接處的時域波形如下(xià)圖所示，Eye Source不同，得到的時域波形也不同。

兩條信号鏈路上得到的眼圖結果如下(xià)圖所示，不同的信号傳輸速率，眼圖形狀不同。

對比“場路協同”仿真得到的眼圖可知(zhī)，二者結果吻合很好，相差無幾，說明這兩種方法可等效。

五

基于HFSS 3D Layout的時域仿真分(fēn)析

總結

在HFSS 3D Layout中(zhōng)進行的時域仿真分(fēn)析，實則是本來需要在HFSS和Circuit中(zhōng)進行的“場仿真”和“路仿真”，在HFSS 3D Layout同一(yī)設計工(gōng)程下(xià)直接實現了，兩種方式可等效，避免了過多的操作步驟，提高了仿真效率。

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