Power Analyzer by Keysight QuickStart Guide

Bei modernen digitalen Designs mit Hochgeschwindigkeitsschaltungen, dicht bestückten Leiterplatten und mehreren Niederspannungs-Versorgungsschienen erfordern die Anforderungen an das DC Power Delivery Network des Designs einen analytischen Ansatz bei seiner Auslegung. Die DC-Analyse eines Power Delivery Network oder die Ergebnisse seiner DC Power Integrity (PI-DC) zielen darauf ab sicherzustellen, dass auf dem Pfad von den Spannungsquellen zu den Lasten ausreichend Kupfer vorhanden ist – mit anderen Worten, dass die Flächen, Leiterbahnen und Vias auf der Leiterplatte ausreichend dimensioniert sind (und die passenden Eigenschaften aufweisen), um den Leistungsanforderungen der Bauteile auf der Leiterplatte gerecht zu werden.

Glücklicherweise lässt sich das Rätselraten bei der Bewertung des Power-Delivery-Netzwerks einer PCB durch den Einsatz eines DC Power Integrity (PI-DC)-Simulationstools vermeiden, das die DC-Leistung eines Leiterplattendesigns auf Grundlage seiner elektrischen und physikalischen Eigenschaften analysiert. Ein solches Tool ist für Altium Designer verfügbar, das Power Analyzer by Keysight.

Der Power Analyzer wird als herunterladbare Altium Extension bereitgestellt und integriert sich direkt in Altium Designer, um PI-DC-Simulation und -Analyse des aktuellen PCB-Projekts zu ermöglichen. Da der Power Analyzer innerhalb von Altium Designer arbeitet, sind kein manueller Datenimport/-export, keine Datenkonvertierungen und keine separaten Anwendungen erforderlich – starten Sie den Power Analyzer im Schaltplan- oder PCB-Editor, legen Sie die gewünschten Testparameter fest und führen Sie dann die Simulation aus. Die Ergebnisse werden in erster Linie über eine 2D-/3D-Modellierung des Kupferlayouts der Leiterplatte bereitgestellt, was eine schnelle Bewertung der Ergebnisse und die Möglichkeit für explorative „Was-wäre-wenn“-Tests des PCB-Layoutdesigns erlaubt.

Zugriff auf die Funktionen von Power Analyzer by Keysight

Um die Funktionen von Power Analyzer by Keysight in Altium Designer nutzen zu können, muss die Power Analyzer by Keysight Softwareerweiterung installiert sein. Diese Erweiterung kann manuell installiert oder entfernt werden.

Weitere Informationen zur Verwaltung von Erweiterungen finden Sie auf der Extending Your Installation Seite (Altium Designer Develop, Altium Designer Agile, Altium Designer).

Wenn die Power Analyzer by Keysight Softwareerweiterung installiert ist, ermöglicht sie Folgendes:

Um jedoch eine neue Leistungsanalyse durchzuführen, benötigen Sie ein gültiges Abonnement für Power Analyzer by Keysight. Andernfalls wird beim Versuch, eine Leistungsanalyse zu starten, der Dialog Analyze Your Power Nets geöffnet, in dem Sie eine kostenlose Testversion anfordern können ().

Starten des Power Analyzer

Um mit dem Power Analyzer zu arbeiten, öffnen Sie das PCB-Dokument des Projekts oder einen seiner Schaltpläne und wählen Sie Tools » Power Analyzer by Keysight in den Hauptmenüs aus.

Das Dokument Power Analyzer Keysight (<ProjectName>.pdnaK) wird geöffnet und dem Bereich Source Documents des Projekts hinzugefügt (im Projects Bedienfeld), wie unten gezeigt.

Vorbereitung auf die Analyse

Der Power Analyzer muss die physikalischen Eigenschaften Ihrer Leiterplatte kennen. Dazu gehören maximale Stromdichten für die Außen-/Innenlagen, minimale und maximale Via-Durchmesser, die Art des Kupfers, die Betriebstemperatur usw. Diese Eigenschaften werden im Bereich Configuration des Analyzer-Dokuments definiert.

Konfigurationsoptionen

• Die Werte für maximale Stromdichte und maximalen Via-Strom sind für alle Netze gleich, da sie von der Kupfergeometrie abhängen.

• Die Einstellungen Max Current Density for Surface / Internal Layers geben den zulässigen Wert für die entsprechenden Lagen der PCB an.

• Der maximale Strom in Vias wird für die im Projekt verwendeten minimalen und maximalen Lochgrößen angegeben. Die Lochdurchmesserwerte werden in den Feldern Min Via Diameter und Max Via Diameter definiert, zusammen mit dem für diese Lochgröße zulässigen Max Current.

• Die Software unterteilt das PCB-Layout während des Simulationsprozesses in Netzelemente. Standardmäßig wird eine dynamische Netzgröße verwendet. Durch Aktivieren des Kontrollkästchens Simulation Mesh Size können Sie die gewünschte Netzgröße festlegen.

• Standardmäßig wird das Ground-Netz aus den Heatmap-Ergebnissen ausgeschlossen. Um das Ground-Netz einzubeziehen, deaktivieren Sie das Kontrollkästchen Skip Ground und wählen dann das GND-Netz in der Dropdown-Liste Network / Net oben im Bedienfeld Power Analysis by Keysight aus, um die Heatmap-Ergebnisse zu untersuchen. Beachten Sie, dass die Heatmap Polygonstrukturen auf Signallagen unterstützt, das Verhalten einer Power-Plane-Lage jedoch nicht simuliert werden kann.

• Das Feld Copper Type gibt den verwendeten Kupfertyp sowie die zugehörigen Parameter und die Temperaturparameter an. 

• Das Work Temperature wird verwendet, um den spezifischen Widerstand der Leiter zu bestimmen, und das Temperature Compensation ist ein materialspezifisches Kriterium in Bezug auf dessen Wärmeleitfähigkeit. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten und beeinflussen dementsprechend die Erwärmung des Materials in Abhängigkeit von der Last. Diese Erwärmung wirkt sich auf den Innenwiderstand des Materials aus, was wiederum den Spannungsabfall beeinflusst.

• Das Via Plating Thickness, das im Bereich Global PCB Parameters angezeigt wird, ist im Bedienfeld Properties des Layer Stack Manager definiert – mehr erfahren.

Ändern Sie diese Standardwerte bei Bedarf entsprechend den Anforderungen Ihres Designs.

Neben der maximalen Stromdichte und dem maximalen Via-Strom muss für jedes definierte Versorgungsnetz auch der zulässige Spannungsabfall angegeben werden. Konfigurieren Sie das DC Drop Limit für jedes Netz, indem Sie entweder einen vordefinierten Prozentsatz auswählen oder einen Wert für Custom eingeben.

Hinzufügen eines Versorgungsnetzes für die Simulation

Um ein Versorgungsnetz für die Simulation hinzuzufügen, klicken Sie oben links auf die Schaltfläche , um den Dialog Manage Nets zu öffnen. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen für das gewünschte Power Net Name und konfigurieren Sie das entsprechende Reference Net. Wenn ein Netz im Schaltplanentwurf kein Power-Port-Objekt hat, wird es in der Liste Power Net Name nicht angezeigt. Klicken Sie auf Show Custom Nets, um alle Netze im Design einzubeziehen. Bei Bedarf können mehrere Versorgungsnetze aktiviert werden. Hierarchische Beziehungen zwischen Versorgungsnetzen werden automatisch aufgelöst, sobald das Versorgungsnetz vollständig konfiguriert ist.

Jedes Versorgungsnetz benötigt eine Stromquelle; diese werden als Nächstes konfiguriert.

Sie können auch auf die Schaltfläche  klicken, damit die Software die Versorgungsnetze für Sie erstellt. Dabei versucht sie, die Topologie des Projekts anhand der aktuellen Einstellungen im Bereich Auto-Define Settings des Abschnitts Configuration im Analyzer-Dokument automatisch zu erkennen (*.pdnaK).

Hinzufügen einer Stromquelle

Um eine Stromquelle hinzuzufügen, klicken Sie im Abschnitt Sources des gewünschten Stromkreises auf + (oder das zugehörige Steuerelement Manage). Wenn der Stromkreis mehr als eine Stromquelle enthält, klicken Sie auf Manage und wählen Sie die übrigen Komponenten aus.

Erweitern eines Netzes

Versorgungsnetze auf der Leiterplatte können durch passive Elemente wie Sicherungen oder Widerstände geführt werden, wodurch auf der anderen Seite dieser Komponente ein anderes Netz vorhanden ist. In diesem Fall wird empfohlen, extend the net, indem eine Zwischenkomponente und deren zweites Netz als Teil des Hauptnetzes einbezogen werden. Die Funktion Extend Nets wird zu diesem Zweck verwendet.

Um ein Netz zu erweitern, klicken Sie auf das Symbol +Extend Nets neben seinem Namen, um den Dialog <PowerNet> Extensions Manager zu öffnen. Klicken Sie auf +, um das Zielnetz zu erweitern. Der Power Analyzer zeigt nur Netze an, die über eine einzelne Erweiterungskomponente verbunden werden können. Sobald Sie das Netz Add, wird im Dialog <PowerNet> Extensions Manager automatisch eine zugehörige Komponente hinzugefügt, die bei Bedarf geändert werden kann.

Versorgungsnetze können über eine Serienkomponente erweitert werden.

Sie können das Netz dann weiter erweitern, indem Sie auf das Symbol + klicken, wie im Bild unten gezeigt. Wenn Sie fertig sind, klicken Sie im Dialog <PowerNet> Extensions Manager auf Save.

Fügen Sie weitere Serienkomponenten und Netze hinzu.

Hinweise zum Erweitern eines Netzes

• Für jede Serienkomponente können Sie deren Spannungsabfall, Widerstand und maximal zulässigen Strom festlegen; diese werden bei der Analyse berücksichtigt (Bild anzeigen).

• Wenn Sie ein falsches Netz definiert haben, können Sie es löschen, indem Sie den Mauszeiger über seinen Namen bewegen und auf das angezeigte Löschsymbol klicken.

• Sobald das erweiterte Netz gespeichert wurde, erscheinen die mit den erweiterten Netzen verbundenen Komponenten in der Liste mit den Lasten, und Sie können sie hinzufügen.

• Neben dem Namen des Versorgungsnetzes sehen Sie die Anzahl der hinzugefügten Erweiterungen; bewegen Sie den Mauszeiger über die Zahl, um die Namen der Erweiterungsnetze anzuzeigen (wie im obigen Bild dargestellt).

• Die Simulationsunterstützung für parallele Komponenten in einem erweiterten Netz wurde in der PABK-Erweiterung V1.0.6 hinzugefügt, und die Unterstützung in der Benutzeroberfläche wurde in der PABK-Erweiterung V1.0.9 ergänzt. Um parallele Komponenten zu definieren, wählen Sie das Netz im Pop-up-Dialog Extensions Manager aus und aktivieren dann alle parallelen Komponenten, wie im Bild unten gezeigt. Bewegen Sie den Mauszeiger über das Bild, um den Dialog anzuzeigen, sobald die Netzerweiterung abgeschlossen ist.

  Wählen Sie alle parallelen Komponenten im Netz aus.

Festlegen einer Last

Um eine Lastkomponente hinzuzufügen, klicken Sie im Abschnitt Loads auf + (oder das zugehörige Steuerelement Manage) und wählen dann die gewünschte Komponente aus. Eine Komponente wird im Dialog aufgeführt, wenn sie mit dem Hauptnetz oder einem erweiterten Netz verbunden ist.

Nach dem Hinzufügen einer Komponente können Sie deren Verbrauch entweder direkt in ihrer Komponentenkarte angeben oder durch Klicken auf die Schaltfläche  den Dialog <NetName>/<LoadName> Load Properties öffnen.

Hinweise zum Konfigurieren einer Last

• Definieren Sie die Lasteigenschaften, einschließlich Load Type, Total Load Current sowie Min und Max Voltage.
• Bestätigen Sie, dass das Versorgungsnetz IN korrekt konfiguriert ist, ebenso wie die Optionen Reference und Connected to reference through.
• Der Laststrom wird automatisch gleichmäßig auf alle erkannten Power-Pins verteilt; ändern Sie diese Werte bei Bedarf.
• Beim Konfigurieren einer Last vom Typ IC (Current) können Sie alle Pins der Lastkomponente sehen, die sie über verschiedene Serienkomponenten mit der Quelle verbinden, und die gewünschten Pins auswählen.

Festlegen eines VRM

Um eine Komponente als Voltage Regulator Module (VRM) zu definieren, fügen Sie sie zunächst als Last hinzu. Öffnen Sie dann den Dialog Load Properties der Komponente (klicken Sie auf die Schaltfläche  ), um sie zu konfigurieren.

Sobald eine Last als VRM konfiguriert wurde, erscheint sie auch als Quelle für das Versorgungsnetz, das als ihr OUT-Netz angegeben ist.

Hinweise zum Konfigurieren eines VRM

• Geben Sie Load Type als VRM des gewünschten Typs an.
• Geben Sie die Ausgangsspannung im Feld Vout zusammen mit den anderen Reglereigenschaften an.
• Konfigurieren Sie die Netze IN und OUT im Bereich Nets Management des Dialogs.
• Wenn das VRM nicht direkt mit dem Referenznetz verbunden ist oder eine andere Referenz verwendet, konfigurieren Sie die Optionen Reference und Connected to reference through nach Bedarf.
• Ein untergeordnetes Versorgungsnetz wird automatisch in der Hierarchie erstellt, wobei dieses VRM als Quelle dient (wie oben gezeigt).
• Wenn das VRM mehr als ein Ausgangsnetz hat, fügen Sie alle erforderlichen Netze über den Link +Add Out Net im Dialog Load Properties hinzu und geben deren Ausgangsstrom in den entsprechenden angezeigten Feldern an.

Das konfigurierte Versorgungsnetz

Jedes konfigurierte Versorgungsnetz wird im Dokument *.pdnaK als separate einklappbare Definition dargestellt; das konfigurierte Netz PWR_IN ist unten gezeigt, mit seinen beiden untergeordneten Versorgungsnetzen 3V3 und 1V8, die leicht eingerückt sind, um ihren Status als untergeordnete Netze anzuzeigen.

Verstehen der Definition eines Versorgungsnetzes

• Jedes Versorgungsnetz wird als separate einklappbare Power Net Definition dargestellt.
• Das Banner der Power Net Definition umfasst:
  • Den Namen des Power-Netzes 
  • Das Referenznetz 
  • Einen Indikator, der die Anzahl zusätzlicher Netze () anzeigt, falls das Netz erweitert wurde. Bewegen Sie den Mauszeiger darüber, um die Namen der untergeordneten Netze anzuzeigen.
  • Eine  Schaltfläche; klicken Sie darauf, um die Verbindungsstruktur der Komponenten in diesem Netz im Kontext der gesamten Power-Netz-Hierarchie anzuzeigen.
  • Eine  Schaltfläche; klicken Sie darauf, um dieses Netz zusammen mit allen untergeordneten Netzen aus dem Analyseprozess zu entfernen.
  • Eine  Schaltfläche; klicken Sie darauf, um dieses Netz zusammen mit allen untergeordneten Netzen zu analysieren.
• Jede Komponente im Netz wird durch eine Component Card dargestellt.
• Nachdem das Netz analysiert wurde, werden die Ergebnisse für Voltage Drop, Current Density und Max Via Current für dieses Netz in der Power Net Definition angezeigt, wie im obigen Bild dargestellt.
  • Jede Anzeige zeigt den simulierten Wert relativ zu seinem angegebenen Grenzwert. Liegt der Wert vollständig innerhalb des Grenzwerts, ist die Skalenlinie grün. Liegt er nahe am Grenzwert, ist die Linie gelb, und wenn der Grenzwert überschritten wird, ist die Linie rot. 
  • Klicken Sie auf die  Schaltfläche, um zur PCB-Editor-Ansicht zu wechseln und das Kupfer dieses Netzes auf der Leiterplatte anzuzeigen. Verwenden Sie im PCB-Editor das Power Analyzer by Keysight Bedienfeld, um den Analyseprozess zu steuern.
  • Klicken Sie auf die  Schaltfläche, um einen detaillierten Bericht über dieses Power-Netz zu erzeugen und zu öffnen. Verwenden Sie im Bericht die  Schaltfläche, um eine HTML-Kopie zu speichern.

Die Baumansicht der Power-Netze

Wechseln Sie zur Anzeige des konfigurierten Power-Netzes (und aller über VRMs definierten untergeordneten Netze) in einer baumartigen Darstellung, indem Sie auf die zugehörige  Schaltfläche klicken. Die gesamte Struktur wird angezeigt, wobei das jeweilige Power-Netz und die zugehörigen Komponenten entsprechend hervorgehoben werden.

Eine Analyse ausführen

Nachdem die Konfiguration abgeschlossen ist, können Sie eine Analyse für ein bestimmtes Netz ausführen, indem Sie auf die zugehörige  Schaltfläche klicken. Eine Zusammenfassung der Analyseergebnisse wird in der Power Net Definition angezeigt, wie unten dargestellt. Um die Ergebnisse innerhalb der PCB zu sehen, klicken Sie auf die zugehörige  Schaltfläche.

Für die Analyse aller konfigurierten Netze in einem einzigen Schritt klicken Sie auf die  Schaltfläche (oben rechts im Analyzer-Dokument). Wenn Sie das Power-Netz der obersten Ebene in der Baumstruktur analysieren, werden auch alle Teilnetze (erstellt durch VRM-Komponenten) analysiert. Wenn alle Netze analysiert wurden, können Sie über das Dropdown-Menü Network/Net oben im Power Analyzer by Keysight Bedienfeld auswählen, welches Netz aktuell hervorgehoben ist. 

Layer-Verwaltung

Das Umschalten der Simulationsebenen erfolgt auf dieselbe Weise wie bei der Arbeit mit PCB – über die Layer-Registerkarten am unteren Rand des PCB-Editor-Fensters. Sie können sich auch mit dem Kurzbefehl Shift+S auf den aktuellen Layer konzentrieren; verwenden Sie diesen Kurzbefehl, um durch die Sichtbarkeitsoptionen des Single Layer Mode zu wechseln.

Verwenden Sie die PCB-Layer-Registerkarten, um die Anzeige der Analyseergebnisse schnell umzuschalten. Hier werden die Ergebnisse für den Top Layer gezeigt. Bewegen Sie den Mauszeiger über das Bild, um die Ergebnisse für den Bottom Layer zu sehen.

Das Bedienfeld „Power Analyzer by Keysight“

Im PCB-Editor werden der Analyseprozess und die Ergebnisse über das Power Analyzer by Keysight Bedienfeld gesteuert. Beachten Sie, dass das Bedienfeld erst dann zur Liste der verfügbaren Bedienfelder (über die Schaltfläche Panels) hinzugefügt wird, nachdem eine Leistungsanalyse durchgeführt und auf die  Schaltfläche geklickt wurde.  

Network / Net

• Network / Net - wird verwendet, um das Network () oder Net () auszuwählen, das im grafischen Arbeitsbereich als Heatmap angezeigt werden soll.
• Only nets with violations - wenn diese Option aktiviert ist (Standard), sind im Dropdown-Menü nur Netze verfügbar, die derzeit eine Verletzung aufweisen. Deaktivieren Sie diese Option, um alle Power-Netze aufzulisten. 
• Verwenden Sie die Standardtechniken des PCB-Editors zum Schwenken und Zoomen im Arbeitsbereich, um die Simulationsergebnisse zu untersuchen.

Unterhalb des Selektors Network / Net verfügt das Bedienfeld über zwei Registerkarten, General und Heatmap. Die Optionen in diesen Registerkarten gelten für das aktuell im Dropdown-Menü Network / Net ausgewählte Net.

Wählen Sie das anzuzeigende Netz aus und konfigurieren Sie dann die Optionen General oder Heatmap für dieses Netz.

Heatmap

Die Registerkarte Heatmap im Bedienfeld Power Analyzer by Keysight wird verwendet, um zu steuern, welche Daten als Heatmap dargestellt werden – entweder die Stromdichte oder der Spannungsabfall – und wie die Farbe auf die Stromdichte oder den Spannungsabfall angewendet wird.

Verwenden Sie die Registerkarte Heatmap des Bedienfelds Power Analyzer by Keysight, um die auf der PCB dargestellten Simulationsergebnisse zu ändern. Hier werden die Ergebnisse für die Stromdichte angezeigt. Bewegen Sie den Mauszeiger über das Bild, um die Ergebnisse für den Spannungsabfall zu sehen.

Die Optionen für jeden dieser Modi werden unten beschrieben.

Heatmap für Stromdichte

• Das gesamte Netz wird eingefärbt, um die Stromdichte an jeder Position entlang des Netzes darzustellen; je höher die Stromdichte, desto heißer (röter) die Farbe. 
• Show Heatmap - verwenden Sie dieses Steuerelement, um die Heatmap schnell zu entfernen und die Standardanzeige der PCB wiederherzustellen. 
• Show Arrows of Current Direction - aktivieren Sie diese Option, um kleine Pfeile anzuzeigen, die die Richtung des Stromflusses im gesamten Netz anzeigen.
• Use Noise Suppression - Wenn sich der berechnete Strom null nähert, vermitteln die Pfeile für die Stromrichtung den Eindruck, dass in diesem Bereich Strom fließt, obwohl dort im Wesentlichen keiner vorhanden ist. Aktivieren Sie diese Option, um diese schwächeren Stromwerte auszuschließen, die potenziell irreführend sein können.
• Scope Controller - wie die Farbe auf das Netz angewendet wird, um Intensität bzw. Wärme darzustellen, wird durch Scope Controller. gesteuert. Der Wert Max ist standardmäßig auf die maximal berechnete Stromdichte in diesem Netz gesetzt (show image), und Min ist standardmäßig auf 0 A/mm² gesetzt. Diese Skala wird als farbiger Balken unterhalb der PCB angezeigt und gibt Folgendes wieder: die aktuellen Einstellungen für Min und Max, eine durch den ausgewählten Skalierungstyp bestimmte Skala sowie die Einheiten. Die Werte Min und Max können durch Klicken und Ziehen auf dem Schieberegler oder durch Eingabe eines neuen Werts in die Felder Min oder Max angepasst werden. Berechnete Werte unterhalb von Min werden blau dargestellt, und Werte oberhalb von Max werden rot dargestellt. 
• Use Logarithmic Scale - aktivieren Sie diese Option, um die Skala von linear auf logarithmisch umzuschalten. Eine logarithmische Skala bewirkt, dass höhere Werte zum Ende hot der Farbskala hin konzentriert werden. Sie können beispielsweise die logarithmische Skala aktivieren, um schnell Leiterbahnabschnitte mit höheren Strömen zu finden, und dann zur linearen Skala wechseln, um die Verteilung der Stromdichten innerhalb dieses Leiterbahnabschnitts zu untersuchen.

Die logarithmische Heatmap der Stromdichte zeigt einen Problembereich; bewegen Sie den Mauszeiger über das Bild, um diesen Bereich mit linearer Skala anzuzeigen.

Heatmap für Spannungsabfall

• Das gesamte Netz wird eingefärbt, um den Spannungsabfall an jeder Position entlang des Netzes darzustellen; je höher die Spannung, desto heißer (röter) die Farbe. Bei diesem Ansatz gilt: Je kälter die Farbe, desto niedriger die Spannung (und desto größer der Spannungsabfall). 
• Show Heatmap - verwenden Sie dieses Steuerelement, um die Heatmap schnell zu entfernen und die Standardanzeige der PCB wiederherzustellen. 
• Show Arrows of Current Direction - aktivieren Sie diese Option, um kleine Pfeile anzuzeigen, die die Richtung des Stromflusses im gesamten Netz anzeigen.
• Use Noise Suppression - Wenn sich der berechnete Strom null nähert, vermitteln die Pfeile für die Stromrichtung den Eindruck, dass in diesem Bereich Strom fließt, obwohl dort im Wesentlichen keiner vorhanden ist. Aktivieren Sie diese Option, um diese schwächeren Stromwerte auszuschließen, die potenziell irreführend sein können.
• Scope Controller - wie die Farbe auf das Netz angewendet wird, um die Intensität bzw. Wärme darzustellen, wird durch den Scope Controller. gesteuert. Der Wert Max ist standardmäßig auf knapp unter die angegebene Maximalspannung für dieses Netz gesetzt, und der Wert Min ist Max - calculated voltage drop (show image). Diese Skala wird als farbiger Balken unterhalb der Leiterplatte angezeigt und gibt Folgendes wieder: entweder den Spannungsabfall als Absolutwert oder als Prozentsatz, die aktuellen Einstellungen für Min und Max sowie die Einheiten. Die Werte Min und Max können durch Klicken und Ziehen an den Schiebereglergriffen oder durch Eingabe eines neuen Werts in die Felder Min oder Max angepasst werden. Berechnete Werte unterhalb von Min werden blau dargestellt, und Werte oberhalb von Max werden rot dargestellt. 
• Scale Type - die Skala für den Spannungsabfall kann entweder in Volt ausgedrückt werden (klicken Sie auf die Schaltfläche  ) oder als Prozentsatz (klicken Sie auf die Schaltfläche  ).
• Enable Visual Slider for Voltage Contour - wenn aktiviert, werden die Position(en) auf der Heatmap angezeigt, an denen die Spannung den angegebenen Voltage Contour Points entspricht, sodass Sie diese Stellen schnell identifizieren können. Die Werte der Contour Points können durch Ziehen der Schieberegler oder durch Eingabe von Werten in die darunterliegenden Felder Voltage Contour Points angepasst werden. Zusätzliche Punkte können hinzugefügt und vorhandene Punkte durch Klicken auf das entsprechende Symbol entfernt werden.

Contour Points können so konfiguriert werden, dass die Positionen auf der Leiterplatte, an denen die Spannung diesen Wert hat, schnell identifiziert werden können.

Verletzungserkennung

Wenn die Simulation eine Verletzung vom Typ Voltage Drop, Current Density oder Max Via Current erkennt, werden diese im Abschnitt Violations des Fensters Power Analyzer by Keysight aufgelistet. Klicken Sie im Fenster auf eine Verletzung, um zur genauen Position auf der Leiterplatte zu springen, an der dieser Fehler aufgetreten ist. Wenn Sie nicht die gesamte Beschreibung der Verletzung lesen können, bewegen Sie den Cursor über den Beschreibungsbereich der Verletzung, um einen Tooltip mit allen Details anzuzeigen.

Verletzungen werden automatisch im Abschnitt Violations des Fensters Power Analyzer by Keysight detailliert aufgeführt. Bewegen Sie den Cursor über das Bild, um eine Via-Current-Verletzung anzuzeigen.

Sonden

Der Abschnitt Sonden im Fenster Power Analyzer by Keysight wird verwendet, um Messsonden direkt auf der Leiterplatte zu platzieren. Sonden können entweder die Stromdichte oder den Spannungsabfall messen; der Messtyp wird durch den aktuellen Heatmap-Modus der Leiterplatte bestimmt.

Sonden können entweder sein:

1. Eine einzelne Sonde, um einen Absolutwert an der Sondenposition zu messen, oder
2. Eine Differenzsonde, um die Differenz zwischen zwei Sondenpositionen zu messen. 

Beide Sondentypen werden platziert, indem Sie auf die Schaltfläche  im Bereich Probes des Fensters klicken. Um eine einzelne Sonde zu platzieren, klicken Sie an die gewünschte Position und klicken dann mit der rechten Maustaste (oder drücken Sie Esc). Um eine Differenzsonde zu platzieren, klicken Sie einmal, um die erste Sondenposition festzulegen, und dann ein zweites Mal, um die zweite Sondenposition festzulegen. Sobald eine Sonde definiert wurde, werden die Messergebnisse im Fenster angezeigt.

Klicken Sie auf die Schaltfläche  , um ein Bild der Leiterplatte an der zuletzt angeklickten Sondenposition zu erstellen. Das Bild wird im Bereich Image Captures des Fensters angezeigt und durch ein Kennzeichen Probe identifiziert. Bewegen Sie den Cursor über den Screenshot, um die Sondendetails anzuzeigen (show image). 

Sonden können Spannung oder Strom messen, entweder als Absolutwert oder als Differenz zwischen zwei Positionen. Bewegen Sie den Cursor über das Bild, um eine Stromsonde anzuzeigen.

Bildaufnahmen

Die Bildaufnahmefunktion im Fenster Power Analyzer by Keysight kann verwendet werden, um einen designspezifischen Screenshot des ausgewählten Netzes zu erstellen, der anschließend in einen Bericht aufgenommen werden kann.

Um ein Bild eines bestimmten Bereichs der Leiterplatte aufzunehmen, richten Sie zunächst die Ansicht der Leiterplatte im Hauptarbeitsbereich so ein, dass die Elemente sichtbar sind, die in die Aufnahme einbezogen werden sollen. Wenn alles bereit ist, klicken Sie auf die Schaltfläche   im Bereich Image Captures des Fensters, um den Screenshot aufzunehmen. Sie können die Ansicht der Leiterplatte weiter verändern und Add weitere Bilder aufnehmen. Um ein Bild zu löschen, bewegen Sie den Cursor über das Bild, damit die Schaltfläche  angezeigt wird, und klicken Sie dann einmal zum Löschen.

Bildaufnahmen werden nicht mit dem Projekt gespeichert. Um Bilder zu speichern, erstellen Sie einen Analysebericht.

Analysebericht

Um einen vollständigen Analysebericht zu erzeugen, klicken Sie oben im Analyzer-Dokument auf die Schaltfläche . Der vollständige Bericht enthält einen Abschnitt für jedes Versorgungsnetz im Netzwerk, wie im folgenden Bild gezeigt. 

Klicken Sie im Bericht auf ein Versorgungsnetz, um einen detaillierten Bericht dazu anzuzeigen, einschließlich:

• Globaler Konfigurationseinstellungen
• Lagenaufbau der Leiterplatte
• Current-Density-Heatmaps für jede Signallage
• Voltage-Drop-Heatmaps für jede Signallage
• Der Baumansicht des Versorgungsnetzwerks, wobei das ausgewählte Netz hervorgehoben ist.
• Analysedetails für das ausgewählte Netz, einschließlich: Leistungsaufnahme; Details zu Margins und Pass/Fail-Ergebnissen; eine detaillierte Zusammenfassung der Leistung aller Vias in diesem Netz; alle benutzerdefinierten Bildschirmaufnahmen.

Anforderungen für die automatische Erkennung

Zusätzlich zum manuellen Hinzufügen von Versorgungsnetzen kann der Power Analyzer by Keysight Versorgungsnetze automatisch erkennen und hinzufügen, einschließlich Quellen und Lasten, wodurch sich die Zeit zur Definition einer Versorgungsstruktur verringert.

Einstellungen für die automatische Definition

Bevor Sie mit der automatischen Erkennung beginnen, müssen Sie zunächst die Parameter des Algorithmus passend zu Ihrem Projekt konfigurieren. Diese Parameter werden im Abschnitt Auto-Define Settings des Abschnitts Configuration im Dokumentfenster des Power Analyzer by Keysight konfiguriert.

Komponenten, die nicht unter diese Kriterien für die automatische Definition fallen, werden als normale Lasten behandelt. Sie können einzelnen Schaltplankomponenten auch benannte Parameter hinzufügen und damit Typ und Eigenschaften dieser Komponente im Versorgungssystem definieren. Diese Parameter können beim Erstellen der Komponente angegeben oder später im Schaltplan hinzugefügt werden.

Parameter für Komponenten

Für eine korrekte Erkennung sollten alle leistungsbezogenen Komponenten die folgenden Kriterien erfüllen:

• Zur automatischen Erkennung einer Quellenkomponente sollte die Komponente einen Parameter mit dem Namen Component Type und dem Wert Source haben.

• Wenn der Parameter nicht gefunden wird, basiert die Suche auf Default Connectors Designators, die im Bereich Auto-Define Settings des Abschnitts Configuration im Analyzer-Dokument definiert sind (*.pdnaK). Beachten Sie, dass nur Steckverbinder mit Stromanschlüssen definiert werden, es sei denn, sie werden als Teil eines erweiterten Netzes referenziert.

• Spannungsreglermodule (VRMs):
  • Lineare Regler sollten einen Parameter mit dem Namen Component Type und dem Wert VRM haben.
  • Für einen VRM-Regler vom Typ SMPS muss der Parameter Component Type den Wert SMPS haben.
  • Wenn das VRM eine Sense-Funktion enthält, muss der Parameter Component Type den Wert Sense haben.

• Wenn der Parameter nicht definiert ist, basiert die Suche auf den VRM Keywords, die im Bereich Auto-Define Settings des Abschnitts Configuration im Analyzer-Dokument definiert sind. Standardmäßig sind diese Schlüsselwörter: PWR, REG, Regulator, Voltage, Switch.

• Der Verbrauchswert der Komponente (Last) sollte mit einem Parameter namens Current Consumption definiert werden. Achten Sie auf das im Wert verwendete Dezimaltrennzeichen; je nach Systemeinstellungen kann es . oder , sein.

Parametersynchronisierung

Alle Parameter müssen zwischen PCB und Schaltplan synchronisiert sein. Dies kann überprüft werden, indem Sie eine Komponente auf der Leiterplatte auswählen und bestätigen, dass die Parameter für die Leistungsanalyse auf der Registerkarte Parameters des Fensters Properties vorhanden sind.

Für das Design

• Alle Versorgungsnetze sollten definiert sein:
  • unter Verwendung eines Objekts Power Port,
  • wobei die Eigenschaft Power Net so konfiguriert ist, dass das Netz den Supply Net Parameter enthält (wie unten beschrieben),
  • oder so benannt, dass ihr Name durch die Name Mask erkannt wird (definiert im Bereich Auto-Define Settings des Abschnitts Configuration im Analyzer-Dokument).
• Um mit dem Name Mask einen Spannungswert zu erhalten, sollte der Name des Power-Netzes dem Format *V* oder *.*V entsprechen, wobei * ein numerischer Wert ist, wie im folgenden Bild gezeigt.

• Eine alternative Möglichkeit, den Spannungswert für das Power-Netz festzulegen, besteht darin, die Eigenschaft Power Net zu konfigurieren, die im Properties-Panel für jede Leitung im Netz definiert ist. Um die Eigenschaft zu aktivieren, platzieren Sie zunächst eine Parameter Set Directive (Place » Directives » Parameter Set) auf dem Netz (bewegen Sie den Mauszeiger über das folgende Bild, um ein Bild dieses Vorgangs anzuzeigen). Größe, Farbe und Beschriftung sind benutzerdefiniert; die bloße Anwesenheit der Direktive aktiviert die Eigenschaft Power Net dieses Netzes. Nachdem die Direktive hinzugefügt wurde, wählen Sie eine Leitung in diesem Netz aus, aktivieren die Eigenschaft Power Net und konfigurieren das Netz Voltage, wie unten gezeigt. 

• Serienkomponenten sollten den definierten Bezeichnern für Widerstände, Induktivitäten und benutzerdefinierte Serienkomponenten entsprechen (wie im Bereich Auto-Define Settings des Abschnitts Configuration im Analyzer-Dokument definiert).

• VRMs sollten mit mindestens zwei Power-Netzen verbunden sein.

Power Analyzer-Befehle

Die folgenden Befehle sind in den Hauptmenüs des Power Analyzer-Editors verfügbar.

Einschränkungen des Power Analyzer

Der Power Analyzer by Keysight unterstützt derzeit nicht:

1. Negative Spannungen.
2. Eingebettete Komponenten (Komponenten, die auf einer Innenlage platziert sind). Weitere Informationen finden Sie unter Entwerfen einer Leiterplatte mit eingebetteten Komponenten.