1、电路仿真专题（2）PCB仿真,主讲人：封常青 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室2017年11月16日 广西南宁,第一届粒子探测技术基础与前沿讲习班,电子学的两种思维方式：“场”与“路”,为什么人们习惯用“电路”这个词？例如：模拟电路、数字电路、电路分析等课程名称何谓电“路”，何谓电“场”？路：基尔霍夫定律场：麦克斯韦方程“路”的分析方法是麦克斯韦方程在低频、小尺度下的近似,2,电磁场仿真,差分网格,引入时域有限差分（FDTD），离散麦克斯韦方程，迭代计算结合PCB结构和电磁特性，提取板级高速互联的网络参数，分析高速电路中的信号完整性,3,ANSYS软件是美国ANSYS公司开发的
2、大型通用有限元分析（FEA）软件，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块ANSYS Electromagnetics是电磁场仿真软件包主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。,ANSYS介绍,ANSYS Electromagnetics的常用组件ANSYS SIwaveANSYS Electronics Desktop,ANSYS SIwave,ANSYS El
3、ectronics Desktop,ANSYS SIwave的常用功能SYZ参数仿真PCB走线阻抗仿真内电层谐振仿真ANSYS Electronics Desktop的常用功能瞬态仿真,第1步：用Cadence画原理图和PCB,Orcad Capture CIS画原理图Allegro PCB Editor画PCB,注：每根阳极条的线宽0.5mm，中心距1.5mm 两端各用10M欧电阻接地 顶层的阳极条距紧邻的GND层为0.2mm,8,第2步：打开ANSYS SIwave,第3步：将.brd文件导入SIwave中,实际情况下，还需设置PCB叠层参数 (点击HOME - Layer Stack-u
4、p Editor图标),第4步：添加端口,点击CIRCUIT ELEMENTS-Add Port,第4步：添加端口（示例：Trace1的两个端口）,设定第一个port的正负极所在的层,设定该port名字及归一化阻值,重复上述操作，为最上方走线（Trace1）添加第2个端口,第5步：SYZ参数仿真,第5.1步：点击 SIMULATION-Compute SYZ Parameters 按钮,第5步：SYZ参数仿真,第5.2步：设定起止频率和作图点数, 点击Launch,第5步：SYZ参数仿真,第5.3步：设定起止频率和作图点数, 点击Launch,第5步：SYZ参数仿真,第5.4步：在Result
5、中查看仿真结果,右图Z参数给出的是各阳极条的阻抗参数,第6步：串扰仿真,第6.1步：为更多阳极条添加端口,第6步：串扰仿真,第6.2步：按照前述步骤，执行SYZ参数仿真（提取电路模型）,第6步：串扰仿真,第6.3步：打开ANSYS Electronics Desktop组件，导入siw文件,第6步：串扰仿真,第6.4步：导入成功，得到电路模型,第6步：串扰仿真,第6.5步：在右边的Component Libraries窗口中选择 I_Pulse双击I_PULSE图标，设置参数为V1=0,V2=1uA，PW=20ns, TR=10ns, TF=30ns,第6步：串扰仿真,第6.6步：添加GND,
6、第6步：串扰仿真,第6.7步：从右侧Component Libraries中添加端接电阻、探针等，并连线,第6步：串扰仿真,第6.8步：瞬态仿真设置在弹出的窗口中设置仿真的起止时间和精度,第6步：串扰仿真,第6.9步：启动仿真直接按快捷键F10，或在Analysis中鼠标右键选择“Analyze”,第6步：串扰仿真,第6.10步：查看仿真结果(以查看瞬态波形为例),第6步：串扰仿真,第6.11步：在弹出的窗口中选择要输出电压波形的网络，逐个选择并点击“New Report”,第6步：串扰仿真,第6.12步：在弹出的窗口中选择要输出电压波形的网络，逐个选择并点击“New Report”。生成的结果（波形）会罗列在“Results”中。,第6步：串扰仿真,第6.13步：观察仿真结果。,Trace1电流峰值：-1uA,Trace2 串扰电流峰值：-0.23nA (串扰系数0.023%),谢谢大家！,感谢本人所在实验室的学生胡佳栋、王志昂在课件准备过程中提供的协助！,29,声明：本课程所涉及的电路方案及仿真参数设置仅用于教学演示，以方便大家掌握工具使用为原则，并未全面考虑具体应用需求，请勿直接照搬用于实际工程。,
