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  • 使用Altium Designer与Ansys Q3D提取PCB寄生参数
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    2020-04-04 12:14:13

    前言

    随着碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的应用越来越广泛,在设计PCB时考虑杂散参数越来越重要。提取杂散参数目前主要依赖有限元仿真软件,但我相信许多像我一样的新手并没有时间和精力去学透一款有限元软件,而且我们只需要提取参数做一个参考即可,并不需要复杂的功能。所以本文总结了作者个人的学习过程,希望对后来人有帮助。内容如有不妥之处还请大家指正。
    本文介绍了将Altium Designer 20 中绘制的PCB,导入Ansys Q3D中进行寄生参数的提取流程。由于AD与Q3D分属于Altium与Ansys两家不同公司,其接口做得并不理想,不能直接导入。因此需要借助Ansys开发的两个中间软件AnsoftLinks和ECAD。本文参考网上关于PCB提取参数的教程[1]进行总结,并适当补充一些内容。

    软件环境

    操作系统: windows10 1903
    需要安装的软件如下:
    Altium Designer 20.0.9
    ANSYS Q3D Extractor (64bit) 12.0
    Ansoft Links 6.0
    ANSYS.ECAD.Translators.V7.0
    各个软件的安装都比较简单,本文不再赘述。AD应该是14以后的版本都可以,唯一需要注意的地方是在安装AD时需要勾选:
    在这里插入图片描述

    AD中的操作

    1. 绘制PCB

    需要注意的是,PCB文件中任何位置都不能包含中文。所谓的任何位置包括:文件路径,文件名,元件的命名,元件的注释,元件的型号等所有能输入文字的地方。否则后续会报错。
    事实上,任何位置都不能有中文是很难做到的,所以建议将待分析的布线单独拷贝至新的PCB文件中,单独分析。

    2. 导出PCB

    文件->导出->Ansoft Neutral 即可导出anf文件。
    在这里插入图片描述
    接下来这步默认即可
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    AnsoftLinks中的操作

    打开AnsoftLinks,依次选择File-Import-Ansys Neutral File,载入上一步生成的anf文件,至此PCB将出现在显示面板。
    在这里插入图片描述
    在Nets面板中选择需要提取的引线名称,可以选单个或者多个,然后依次选择File-Export-Q3D Project。在弹出的Export Q3D Project中,选中Invoke Q3D upon completion后Q3D将自动打开,这里还可以选择仿真类型,包括电容,直流电感和电阻(也就是0Hz频率时的电感和电阻),交流电感和电阻
    在这里插入图片描述

    Q3D中的操作

    如图所示,Q3D自动打开。本节内容是作者自行摸索的,如有错误还请指出。
    在这里插入图片描述
    在菜单栏可以进行视图角度的旋转
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    1.指定sink和source

    进行杂散参数分析时首先需要指定电路中电流流入的位置 Sink(灌电流) 和流出的位置 Source(拉电流)。
    空白处点击鼠标右键,选择“选择面”
    在这里插入图片描述
    然后单击PCB上走线电流流入的边,将其选中,即可指定sink。同理,选择另一条边,指定source。
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    之后在左侧的状态栏可以看到已经指定完毕的sink和source。还可以在状态栏中对不同部分的材料进行指定,本文不做调整。
    在这里插入图片描述

    2.求解

    在状态栏中双击setup,可以打开求解器配置,这里设置频率为10MHz,这个频率会影响到交流电感、电容的数值。其他选项卡还可以设置求解精度等,本文全部使用默认。
    在这里插入图片描述
    然后右键,选择“分析全部”
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    弹出提示,点“是”即可
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    右下角会出现进度条,等待完成即可。
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    3.提取结果

    如图选择命令Solution Data可以查看提取结果。
    在这里插入图片描述
    右上角可以选择求解对象:电容,交流RL,直流RL。结果在下部用矩阵表示,注意当选择电容时,电导的单位是毫西门子,电容的单位是pF。

    在这里插入图片描述
    注意交流电感电阻的提取结果与频率有关。
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    4.后处理

    使用后处理功能可以将一些求解结果可视化,便于展示。这里举个例子。
    如图打开右键菜单,选择表面电流密度。
    在这里插入图片描述
    首先选中求解的导体,然后右键Field Overlays,选择体电流密度。弹出的对话框可以进行设置,本文全部默认,点击Down,即可完成绘图。
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    参考文献

    1. 基于Altium Designer与Ansys Q3D的PCB寄生参数提取教程
    2. Q3D仿真验证L、G分布参数差距巨大
    3. AnsoftQ3D电磁仿真软件用户全书入门教程
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    2012-10-11 13:24:27
    寄生参数提取及后仿 模拟CMOS 课程实验 很有用,寄生参数提取及后仿
  • 一种PCB的寄生参数提取模型及优化设计.pdf
  • 行业资料-电子功用-器件等效电路模型参数提取方法及焊盘寄生参数提取方法
  • 要同时提供 FinFET 等详细 3D 结构必不可少的寄生参数提取精度,以及实现全芯片设计(在多个不同布线层上具有成百上千万个网络)快速吞吐量所需的性能,必须结合使用基于规则的引擎和场解算器引擎。Calibre(r) xACT...
  • 平面磁件的设计和分析可以通过部件和系统仿真来解决 ➢ 简单的建模方法有助于在系统中反应真实的组件 ➢ 利用ANSYS多物理仿真技术可以有效地解决热管理问题 ➢ 基于温度的仿真可以准确地预测系统在真实环境下的性能
  • 第一种方法:建立calibre视图 打开Calibre下的“Run PEX” 加载Runset文件 加载完毕如下图,看到有PEX规则文件和PEX工作路径 ...点击OK,因为上面选择的是提取R+C,这里要确定映射的器件,选择analogLib下的r

    第一种方法:建立calibre视图

    打开Calibre下的“Run PEX”

    加载Runset文件

    加载完毕如下图,看到有PEX规则文件和PEX工作路径

    输入设置保持默认,包括LayoutNetlist选项卡

    Outputs输出,选择xRC,Format这里选择CALIBREVIEW,其他如下设置

    设置设计中的接地信号

    点击“Run PEX”,弹出如下对话框

    点击OK,因为上面选择的是提取R+C,这里要确定映射的器件,选择analogLib下的rescap

    点击Auto Map Pins,然后点击OK

    同上

    全部完成之后,可以看到cell下多了一个calibre View

    点击打开,左边是输入输出端口,右边是原电路的器件,下方是所有的寄生电阻和电容

    这里在PEX提参的时候出现了error,从网上看到的说法是在map文件中缺少nwell寄生diode的映射信息,目前还没有解决。

    http://bbs.eetop.cn/thread-467714-1-1.html

     

    第二种方法:修改仿真网表

    首先同第一种方法一样,提取寄生参数,不同的是这里选择输出格式为SPECTRE

    点击“Run PEX”,然后打开PEX的工作路径,找到生成的pex.netlist等文件

    打开ADE,如前仿设置,先进行一次仿真,点击“Netlist and Run”

    找到simulation文件夹,打开前仿对应的文件夹,一直进入路径下的netlist文件夹

    这里的input.scs文件就是仿真使用的网表,spectre 后仿真的思路是,使用带有寄生参数的网表替换原理图网表,按照原理图仿真方式进行仿真。

    打开 input.scs 文件,找到其中待仿真的原理图网表描述,即从subckt->ends INV_RO_7

    删掉此段,换成 include “./INV_RO_7.pex.netlist”

    将后仿寄生参数的三个文件拷贝到netlist文件夹,并更改寄生参网表INV_RO_7.pex.netlist 的端口定义顺序,使得 input.scs 中激励和负载能够和INV_RO_7模块端口对应上。

    回到ADE窗口,点击Simulation下的Stop,然后点击Run,即可开始后仿。

    一定要先点Stop,之前就是因为没有点Stop,所以Run之后的结果和前仿是一样的,导致后仿不成功。

    点击Simulation > Netlist >Recreate可以重新生成仿真网表

     

     

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  • 这一篇主要是说一下版图的Run DRC 和Run LVS验证和寄生参数提取后仿真。 接反向器的版图设计后,开始Run DRC和LVS。 打开之前画好的layout,在菜单栏中点calibre—Run DRC 1.出现calibre运行错误问题ERROR: ...

    这一篇主要是说一下版图的Run DRC 和Run LVS验证和寄生参数的提取后仿真。
    接反向器的版图设计后,开始Run DRC和LVS。
    打开之前画好的layout,在菜单栏中点calibre—Run DRC

    在这里插入图片描述
    1.出现calibre运行错误问题ERROR: Unknown Linux operating system environment。这个应该是calibre不认识ubuntu,只认识redhat和centos之类的操作系统

    在这里插入图片描述

    解决方法:新建一个redhat-release文件,在里面加上Red Hat Enterprise Linux release 6.12,然后将这个redhat-release文件移至系统目录/etc,并更改其用户权限:sudo chown root:root /etc/redhat-release 以及 sudo chmod 644 /etc/redhat-release。

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    2.Error: The following products could not be licensed sufficiently: - Calibre Interactive

    在这里插入图片描述

    解决方法:可能有两个问题
    一.license错误
    修改方法:
    (1)在Ubuntu下终端输入ifconfig查看网卡物理地址(输入ifconfig 需要下载安装包才能运行)

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    (2)在windows下,在08.calibre_license目录下,使用记事本打开licgen.bat文件,将中间的字符串替换为以太网获得的地址,保存。
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    (3)双击MentorKG.exe应用程序,会自动生成license.dat文件,然后拷贝这个文件到Ubuntu下的calibre的license文件夹下。
    在这里插入图片描述

    二. license 正确,可是环境变量MGLS_LICENSE_FILE没有设置到正确的license。设置到正确路径。
    修改对应的错误即可。

    在这里插入图片描述

    3.LibXp.so.6错误问题
    error while loading shared libraries: libXp.so.6: cannot open shared object file: No such file or directory

    在这里插入图片描述

    解决方法:
    1.先到http://ftp.xfree86.org/pub/XFree86/4.8.0/binaries/Linux-x86_64-glibc23/这里去下载Xbin.tgz这个文件。
    2.解压这个文件tar zxf Xbin.tgz -C /usr/bin/X11
    3.去/usr/X11/lib64文件夹下找到libXp.so.6复制到/usr/lib/x86_64-linux-gnu中。
    这样问题就解决了,重新Run DRC就不会报这个错了。
    因为libXp.so.6文件是一个连接文件,所以可以使用阮链接到/usr/lib/x86_64-linux-gnu,或者将libXp.so.6文件指向的libXp.so.6.2文件一起复制到/usr/lib/x86_64-linux-gnu文件夹中。
    接着就可以正常运行DRC了。

    选择DRC Rules File文件

    在这里插入图片描述
    下一步点Run DRC,别的基本不用去改变,选择默认就行。

    在这里插入图片描述
    在跳出上图的对话框中修改自己的错误即可,DRC就通过了。
    接下来Run LVS,一样在菜单栏中点calibre —Run LVS。

    在这里插入图片描述

    选择LVS Rules File文件

    在这里插入图片描述
    在Inputs的Netlist下选择

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    别的选择默认,然后点Run LVS,出现下图显示的绿色笑脸,即通过Lvs验证。

    在这里插入图片描述
    到这DRC和LVS验证就结束了。
    接下来开始提取寄生参数做后仿真

    点击calibre—Run PEX
    在这里插入图片描述

    下一步在Inputs H-Cells选择hcell_list文件和xcell_list

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

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    然后点Run PEX ,跳出下图界面点OK。

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    出现错误:

    在这里插入图片描述

    解决方法:
    是规则文件的地址错误,把calibre.rcx文件的第2601行改动

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    已经提取了寄生参数calibre

    在这里插入图片描述
    开始做后仿真,打开仿真器,调入前仿真的设置,在Setup----Environment Options跳出下图界面,在schematic前加提取寄生参数的文件名,点OK

    在这里插入图片描述

    点绿色按钮开始仿真

    在这里插入图片描述

    生成网表后,可以在Results—Direct polt—Main Form查看后仿真波形,跟前仿真没什么差别,因为其电路简单。

    在这里插入图片描述

    到这版图验证及后仿真就结束了。

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  • Cadence Virtuoso IC617从版图提取寄生参数进行后仿真

    千次阅读 多人点赞 2021-09-04 15:38:31
    Cadence Virtuoso IC617从版图提取寄生参数进行后仿真

    前言

    本文为我自己的学习笔记,是Cadence Virtuoso系列的第四篇文章,也是入门系列的文章,采用的软件版本是Cadence Virtuoso IC617。其他文章请点击上方,看我制作的Cadence Virtuoso专栏内容。

    前面记录了版图的绘制和DRC以及LVS检测,本文记录的是版图的参数提取和后仿真。

    版图设计

    前面使用的是SMIC 0.18um的工艺库,但是它没有xrc规则文件,所以这次的设计换用了SMIC 0.13um的工艺库,网上没有现成的OA库,需要从CDB转成OA,具体可以看我下面给出的文章中的《CDB转OA》。

    Cadence Virtuoso IC617中常见的报错和警告的解决方法

    最终,用这个工艺库设计出来的版图如下。
    在这里插入图片描述

    提取寄生参数

    运行PEX。
    在这里插入图片描述

    和前面的DRC及LVS一样,第一次进入是没有Runset文件的,所以点叉。当退出这个界面后可以保存,下次直接加载运行即可。
    在这里插入图片描述

    Rules

    加载规则文件。
    在这里插入图片描述

    注意加载的是xrc文件,在这个库中是在LVS文件夹中(运行PEX前会默认运行一遍LVS)。
    在这里插入图片描述

    加载完成后。
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    Inputs

    在Inputs选项里,选择H-Cells,加载H-Cells文件和X-Cells文件。
    在这里插入图片描述

    这两个文件在库目录里,具体看下图,折叠起来的目录是calibrexrc_013G_1P6M_5Ic_1MTTc_ALPA_SMIM3.0fF_V2.6_0P。
    在这里插入图片描述

    这个Calibre -> XRC目录里,有四个文件夹,里面的目录结构一模一样,应该是不同细分工艺和小环境下的提取规则,我看了工艺库的说明文档,没有发现具体的介绍。看文件名,我感觉应该是分别对应不同的硅衬底的寄生电容,有1fF到3.0fF不同的电容值,这里我的取的是最大的3.0fF。
    在这里插入图片描述

    Calibre -> XRC -> XXX -> rulefiles 目录里,也有三个目录,它们的目录结构也是一模一样,都有H-Cells文件和X-Cells文件和其他规则文件。这里应该是考虑了最大电容,最小电容,和典型电容,我们一般选第三个典型值就行。
    在这里插入图片描述

    Outputs

    在Extraction Type里,可以选择提取的寄生参数类型,有连线电阻(R)和本征电容(C),还可以考虑寄生电感(Inductance),也可以考虑耦合电容(CC)。这个根据自己的需求来提取。

    在Format里,修改网表来自Calibreview。
    在这里插入图片描述

    PEX Options

    在新版本的Cadence Virtuoso中,这个窗口默认不出现,需要从Setup里调出来。
    在这里插入图片描述

    设置GND的网络标号。
    在这里插入图片描述

    设置电源网表和地的网表。
    在这里插入图片描述

    Run PEX

    设置完了,可以运行了。
    在这里插入图片描述

    这一步若报错,提示“Compilation Error : Error while compiling rules file”,可以看下面我写的文章中的《Compilation Error》。

    Cadence Virtuoso IC617中常见的报错和警告的解决方法

    Cellmap

    设置Cellmap的地址为工艺库里面的,而不是默认是当前工程的,这里没有设置后面会报错。
    在这里插入图片描述

    选择的cellmap文件,在刚刚选择H-Cells文件和X-Cells文件的那个文件夹。
    在这里插入图片描述

    后面的设置也有两个需要修改的地方,都已经圈出来了。最后点ok。
    在这里插入图片描述

    这一步若报错,提示“Calibre View generation encountered a fatal Error”,可以看下面我写的文章中的《Fatal Error》。

    Cadence Virtuoso IC617中常见的报错和警告的解决方法

    提取结果

    提取完了之后,可以看到,里面出现了很多电阻电容,这就提取出来的参数。
    在这里插入图片描述

    同时,在库里,可以看到参数文件。
    在这里插入图片描述

    后仿真

    在仿真界面,选择包含进版图参数。
    在这里插入图片描述

    在第一行,添加calibre这个词进去到对应的位置。
    在这里插入图片描述

    点击运行后,可以看到仿真曲线。
    在这里插入图片描述

    时域曲线。
    在这里插入图片描述

    由于电路比较简单,是个反相器,所以看着可能没有什么差别,后期我如果有好一点的例子,就是考虑版图参数和不考虑版图参数,它们曲线有较大变化,我再放出来。

    展开全文
  • 介绍提取寄生参数的过程,有图片说明,非常实用!
  • (八)数字后端之寄生参数抽取

    千次阅读 2021-11-25 16:54:52
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  • 版图 寄生参数版图 寄生参数 华为 华为
  • Calibre XRC寄生参量的提取及后仿真,Virtuoso 的ADE 中直接后仿真的流程
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    2015-01-02 16:56:40
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寄生参数提取

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