Configuración y ejecución de un análisis de integridad de la señal

Cuando el diseño esté preparado para un análisis de integridad de la señal según sea necesario, configure y ejecute el propio análisis tal y como se describe en esta página.

Configuración de las opciones de SI

Cuando seleccione Tools » Signal Integrity y todos los componentes tienen modelos asignados, aparecerá el cuadro de diálogo SI Setup Options la primera vez que ejecute este comando en un proyecto abierto.

El cuadro de diálogo SI Setup Options diálogo

1. Establezca la impedancia de pista y la longitud media de pista según sea necesario. Estas características de enrutamiento sólo son necesarias si hay redes aún no transferidas a una placa de circuito impreso o redes sin enrutar en la placa de circuito impreso.

   Tenga en cuenta que los parámetros Supply Nets y Stimulus sólo se muestran en el modo de sólo esquema.
2. Haga clic en Analyze Design para ejecutar el análisis de apantallamiento inicial predeterminado y mostrar el panel Signal Integrity panel desde el que puede seleccionar las redes que desea analizar en busca de reflexión o diafonía.

La primera vez que se analiza el diseño, se activan y ejecutan cuatro reglas de tolerancia predeterminadas y cualquier regla de integridad de la señal establecida en el esquema o la PCB. Estas tolerancias pueden ajustarse posteriormente en el panel Signal Integrity haciendo clic en el botón Menu y seleccionando Set Tolerances.

Opciones de configuración de integridad de señal en modo sólo esquema

Si no hay ninguna PCB disponible en el proyecto, puede cambiar las opciones de configuración de la integridad de la señal en cualquier momento haciendo clic en el botón Menu en el panel Signal Integrity y seleccionando Setup Options. Aparecerá el cuadro de diálogo SI Setup Options diálogo.

La pestaña Track Setup permite configurar la longitud por defecto de las pistas al simular. Esto no se utiliza cuando hay una PCB presente, ya que PCB utiliza reglas de anchura, es decir, si la opción Use Manhattan length está desactivada, PCB utiliza este valor. Configure el Track Impedance en esta pestaña también.

Haga clic en Supply Nets y Stimulus para mostrar y activar la información de las reglas de red y estímulo. Estas pestañas permiten otra interfaz para definir estas características distinta del método normal de proporcionar reglas en la PCB o el esquema.

Las pestañas del cuadro de diálogo SI Setup Options cuando se accede en modo sólo esquema

Uso del panel Integridad de la señal

Después de realizar cualquier configuración inicial, el Signal Integrity se cargará con los datos del análisis de filtrado que se acaba de ejecutar. Los resultados de este análisis y una visualización de las redes que han superado las distintas pruebas se muestran en la lista de la parte izquierda del panel. A continuación, las redes problemáticas pueden analizarse con mayor detalle ejecutando análisis rápidos de reflexión y diafonía. La posibilidad de añadir terminaciones virtuales permite determinar qué circuitos adicionales deben añadirse al diseño para resolver estas áreas problemáticas y, por tanto, obtener el rendimiento de integridad de señal más eficiente.

El panel Signal Integrity se utiliza para configurar y controlar el proceso de análisis de integridad de la señal.

Visualización de los resultados del cribado

El análisis de filtrado inicial proporciona una simulación rápida de muchas redes para permitirle obtener más información e identificar redes críticas para un examen más detallado, como el análisis detallado de reflexión y/o diafonía. La lista de la izquierda muestra los resultados de este análisis en formato tabular. Para cada red en el diseño, se puede mostrar la siguiente información de columna:

Utilice el botón Menu o el botón derecho del ratón en la tabla para acceder al submenú Show/Hide Columns submenú, desde donde puede activar/desactivar la visualización de las columnas de datos según sus necesidades.

Cada red puede estar en una de estas tres categorías Passed, Failed o Not Analyzed.

	A Passed net tenía todos los valores dentro de los límites definidos por las pruebas.
	A Failed red tiene al menos un valor fuera de los niveles de tolerancia definidos. Los valores que fallan se colorean en amarillo.
	A Not Analyzed red no pudo ser examinada por alguna razón. Para ver el motivo, active la columna Analysis Errors la columna.

Redes fallidas

Las razones más comunes por las que no se puede analizar una red en el cribado son que contenga un conector, diodo o transistor, y que no tenga pines de salida o tenga múltiples pines de salida. Cuando se analizan redes que contienen pines bidireccionales y no hay un pin de salida dedicado en la red, cada pin bidireccional se simula por separado como un pin de salida. Se muestra el peor resultado de estas simulaciones.

Es posible que las redes tengan otros errores que conduzcan a resultados de análisis incorrectos tanto en el cribado como en las simulaciones posteriores. Estas redes aparecerán con toda su entrada de fila coloreada en rojo. Además, las redes que se han simulado (es decir, las redes que aún no se han enrutado en una PCB) se colorean en gris claro.

Comprobación de redes fallidas o no analizadas

Para ver la causa de una red Fallida o No Analizada:

• Si toda la fila de una red está resaltada en rojo, selecciónela y, a continuación, haga clic con el botón derecho y seleccione Show Errors. Esto también añade mensajes al panel Messages en el panel, que se pueden examinar de forma cruzada para reparar cualquier problema.

  

• Para ver toda la información disponible de una red seleccionada, haga clic con el botón derecho y seleccione Details. El cuadro de diálogo Full Details muestra todos los resultados del análisis de cribado que pueden mostrarse en la tabla de resultados, junto con lo siguiente:
  • Component Count - cuántos componentes tienen pads que conectan con la red seleccionada.
  • Track Count - cuántos segmentos de pista enrutados individuales componen la red enrutada total.
  • Minimum Impedance (Ohms) - la impedancia mínima de la red, teniendo en cuenta las impedancias individuales de todos los segmentos de vía de la red.
  • Maximum Impedance (Ohms) - la impedancia máxima de la red, teniendo en cuenta las impedancias individuales de todos los segmentos de vía de la red.

  

• Seleccione Cross Probe en el menú contextual (o haga clic en Menu) para sondear la red seleccionada en el esquema o en la PCB.

  Utilice la tecla F4 para alternar la visualización del panel Signal Integrity (y otros paneles que estén en modo "flotante") para cambiar rápidamente entre el panel y el diseño.
• Para ver qué redes están acopladas a una sola red o a un grupo de redes, seleccione las redes deseadas y, a continuación, haga clic con el botón derecho del ratón y seleccione Find Coupled Nets. Esto seleccionará todas las redes que están acopladas a estas redes seleccionadas. Los criterios por los que las redes se consideran acopladas pueden configurarse en el cuadro de diálogo Signal Integrity Preferences (al que se accede haciendo clic en el botón Menu y seleccionando Preferences en el panel Signal Integrity panel).
• La información útil puede copiarse en el portapapeles y pegarse en otras aplicaciones para su posterior procesamiento o elaboración de informes. Seleccione las redes que desee y elija Copy en el menú contextual. Además, la información mostrada puede personalizarse seleccionando qué columnas se mostrarán mediante el comando Show/Hide Columns del menú contextual.
• También se puede obtener un informe con los resultados del análisis seleccionando Display Report en el menú contextual del panel Signal Integrity del panel. Esto abre el archivo del informe Signal Integrity Tests Report.txt en el Editor de texto y lo añade al proyecto.

Establecer preferencias

Puede especificar varias preferencias que se aplican a todos los análisis que haya definido. Entre ellas se incluyen los ajustes generales, el método de integración y los umbrales de precisión. Cualquier cambio realizado en las preferencias se aplicará a todos los proyectos.

Haga clic en el botón Menu del panel Signal Integrity y seleccione Preferences para abrir el Signal Integrity Preferences diálogo.

El diálogo Signal Integrity Preferences diálogo

• Utilice la pestaña General para configurar las opciones de gestión de errores que muestran sugerencias y/o advertencias cuando existen errores en el diseño relacionados con la realización de un análisis de integridad de señal. Las pistas o advertencias encontradas se mostrarán como mensajes en el panel Messages del panel. Si la opción Show Warnings si la opción está activada y existen advertencias, aparecerá un cuadro de diálogo de confirmación de advertencia al intentar acceder al panel Signal Integrity panel. Además, puede optar por ocultar el panel Signal Integrity panel después de elegir mostrar formas de onda. También puede definir las unidades predeterminadas para las mediciones de integridad de la señal, si se mostrarán los títulos de los trazados y los gráficos FFT cuando se muestren las formas de onda resultantes en el editor SimData.

• La pestaña Configuration define varios umbrales relacionados con la simulación, como la distancia máxima entre redes acopladas y la longitud mínima para ser considerada una sección acoplada.

• La pestaña Integration define el método de integración numérica utilizado para el análisis. El método Trapezoidal es relativamente rápido y preciso, pero tiende a oscilar en determinadas condiciones. Los métodos Gear métodos requieren tiempos de análisis más largos pero tienden a ser más estables. El uso de un orden de Engranaje más alto conduce teóricamente a resultados más precisos, pero aumenta el tiempo de análisis. El valor por defecto es Trapezoidal.

• La pestaña Accuracy del cuadro de diálogo Signal Integrity Preferences define los umbrales de tolerancia y los ajustes de los límites para varios algoritmos computacionales implicados en el análisis.

  Accuracy Options

  Opción	Descripción
  RELTOL	Tolerancia relativa para el cálculo de los valores actuales de tensión
  ABSTOL	Tolerancia absoluta para el cálculo de los valores de corriente
  VNTOL	Tolerancia absoluta para el cálculo de los valores de tensión
  TRTOL	Factor de estimación del error de integración
  NRVABS	Límite del error de truncamiento mediante el algoritmo Newton-Raphson
  DTMIN	Tamaño mínimo permitido del paso temporal
  ITL	Número máximo de iteraciones con el algoritmo Newton-Raphson
  LIMPTS	Número máximo de pares de valores en el archivo de salida para cada curva de tensión

• Utilice la pestaña DC Analysis para definir umbrales de tolerancia y ajustes de límites para varios parámetros asociados con el Análisis CC.

Ajuste de tolerancias

Se definen las pruebas de sobreimpulso y subimpulso por defecto, ya que son probablemente las mejores características a utilizar para determinar qué redes pueden ser las más problemáticas. Se activan cuatro reglas de tolerancia por defecto y cualquier regla de Integridad de Señal establecida en el esquema o PCB y se ejecutan la primera vez que se analiza el diseño. Para activar o desactivar estas reglas, haga clic en el botón Menu del panel Signal Integrity y seleccione Set Tolerances. Aparecerá el cuadro de diálogo Set Screening Analysis Tolerances diálogo.

El cuadro de diálogo Set Screening Analysis Tolerances diálogo

Haga clic en la casilla Enabled junto a un tipo de regla para permitir que esa regla se ejecute cuando se analice el diseño.

Haga clic en PCB Signal Integrity Rules (si no está en modo sólo esquema) para abrir el cuadro de diálogo PCB Rules and Constraints Editor donde podrá añadir o modificar las reglas de integridad de señal necesarias. Haga clic en OK hasta volver al Signal Integrity panel.

Preparación de los análisis

Antes de ejecutar los análisis, es necesario seleccionar las redes que se van a analizar. También puede editar los buffers para ver o cambiar la tecnología de los componentes y las propiedades de los pines y añadir terminaciones a las redes si es necesario.

Selección de las redes que se van a analizar

Para realizar análisis adicionales en las redes (reflexión y/o diafonía), éstas deben seleccionarse en la lista de la derecha del panel Signal Integrity del panel. Haga doble clic en una red de la lista de la izquierda para seleccionarla y moverla a la lista de la derecha. Alternativamente, utilice los botones de flecha para mover las redes hacia y desde este estado seleccionado. Puede hacer una selección múltiple de redes en la lista de la izquierda manteniendo pulsadas las teclas Shift o Ctrl .

Puede realizar un sondeo cruzado a la red o redes seleccionadas en el documento esquemático o PCB correspondiente seleccionando las opciones Cross Probe en el menú contextual. El documento de destino se activará en el espacio de diseño y las redes seleccionadas se mostrarán de acuerdo con los métodos de resaltado definidos en la página Sistema - Navegación del cuadro de diálogo Preferences del diálogo.

Una vez que las redes se encuentran en este estado de selección, es posible realizar otras configuraciones para ellas antes de ejecutar una simulación.

Configuración de las redes víctima y agresor

En el caso de los análisis Crosstalk, es necesario configurar una red víctima o una red agresora. Tenga en cuenta que, debido a la naturaleza del análisis, esta función sólo está disponible cuando se han seleccionado dos o más redes (desplazadas a la lista de la derecha).

Seleccione una red en la lista de redes de la derecha, haga clic con el botón derecho del ratón y seleccione Set Aggressor o Set Victim según sea necesario. Se actualiza el estado de las redes. Para desactivar las redes, seleccione Clear Status en el menú del botón derecho.

Fijar la dirección de los pines bidireccionales

Es posible establecer la dirección de los pines bidireccionales en una red determinada. Para establecer la dirección, seleccione la red afectada en la lista superior derecha. Aparecerá una lista de pines para esa red. En la lista de pines, cambie el estado de entrada/salida de cada pin bidireccional seleccionado haciendo clic con el botón derecho del ratón y seleccionando un estado en el menú contextual. Estos ajustes de entrada/salida se guardarán con el proyecto para la próxima vez que utilices este panel.

También puede realizar un sondeo cruzado al pin/pad en el documento esquemático o PCB correspondiente seleccionando las opciones Cross Probe en el menú contextual. El documento de destino se activará en el espacio de diseño y el pin/pad seleccionado se mostrará de acuerdo con los métodos de resaltado definidos en la página Sistema - Navegación del cuadro de diálogo Preferences del diálogo.

Edición de buffers

Es posible que desee ver o modificar la tecnología de componentes y las propiedades de las patillas, como los modelos de entrada y salida y la dirección de las patillas. Sólo puede modificar los componentes que están conectados a la red actualmente seleccionada en la lista de la derecha. Para ello, utilice la opción Edit Buffer del menú contextual de la lista de patillas, se accede al cuadro de diálogo de datos del componente.

El cuadro de diálogo y las opciones que aparecen dependerán del tipo de componente al que pertenezca el pin, por ejemplo, resistencia, CI, BJT, etc. El diálogo Integrated Circuit mostrado es para un componente de tipo IC.

El cuadro de diálogo Integrated Circuit diálogo

Elegir un pin Technology y Direction mostrará una lista de modelos de entrada y/o salida relevantes para seleccionar. Los cambios en la tecnología y la dirección sólo se utilizan localmente en el análisis y no se guardarán cuando se reinicie el panel.

La parte Technology, Input Model y Output Model son sensibles al contexto. Cuando se selecciona una tecnología de componente, los modelos por defecto de la pieza se toman de esta tecnología. Tenga en cuenta que si ya se han asignado modelos de pines específicos (por ejemplo, como parte de la importación de un modelo IBIS), el cambio de la tecnología de componentes no volverá a asignar modelos de pines para esos pines.

Terminaciones

Las oscilaciones aparentes en la forma de onda de una señal se deben a múltiples reflexiones en la línea de transmisión asociada (traza). Estas reflexiones, o "zumbidos", se producen con mayor frecuencia en los diseños de PCB debido a desajustes en la impedancia del conductor/receptor, normalmente cuando hay un conductor de baja impedancia y un receptor de alta impedancia.

Para obtener una buena calidad de la señal en la carga, lo ideal es que no se produzcan reflexiones. El nivel de zumbido puede reducirse a un nivel aceptable para el diseño utilizando una terminación.

El panel Signal Integrity incorpora un asesor de terminaciones, que le permite insertar "terminaciones virtuales" en una red en un lugar que usted defina. De este modo, puede probar distintas estrategias de terminación sin realizar cambios físicos en la placa.

Las simulaciones de terminación disponibles son:

• Series Res
• Parallel Res to VCC
• Parallel Res to GND
• Parallel Res to VCC and GND
• Res and Cap to GND
• Parallel and Cap to GND
• Parallel Schottky Diodes

Cada tipo de terminación puede activarse o desactivarse en la lista de terminaciones. Se pueden activar múltiples tipos de terminación cuando se realizan análisis de reflexión y diafonía - se producirá un conjunto separado de formas de onda para cada uno. Esto permite determinar la mejor terminación que se puede añadir al diseño para conseguir una calidad de señal óptima en las líneas de transmisión y, por tanto, reducir las reflexiones (timbre) a un nivel aceptable.

Cuando se ejecuta un análisis de reflexión o diafonía, cada tipo de terminación habilitada se probará y producirá un conjunto separado de formas de onda. Cuando la Serial Res se colocará en todos los pines de salida de la red seleccionada. Para otros tipos de terminación, la terminación se colocará en todos los pines de entrada de la red.

Para obtener los mejores resultados de las terminaciones, también será necesario ajustar el valor de las partes implicadas en función de las características de la red.

• Cuando se selecciona una terminación, a continuación aparece un diagrama que muestra dicha terminación. Este diagrama permitirá establecer los valores mínimos y máximos de las resistencias y condensadores utilizados en las terminaciones.
• Los valores mínimo y máximo se utilizan cuando el recuento de barrido (mostrado en la lista de terminaciones) se establece en un número mayor que uno.
• Para obtener más información sobre un tipo de terminación, selecciónelo y haga clic en el botón ? (Ayuda). Si activa la opción Suggest se calcularán los valores sugeridos (según la fórmula indicada en la ventana emergente de información para cada tipo de terminación) y se mostrarán en gris. Puede aceptar estos valores o desactivar la opción Suggest e introducir sus propios valores.
• Si desea ejecutar el análisis con un rango de valores de barrido para los componentes de terminación, asegúrese de que la opción Perform Sweep esté activada y establezca el número de Sweep Steps barridos necesarios al ejecutar los análisis. Los valores utilizados en cada barrido del análisis dependerán de los valores mínimo y máximo introducidos y del valor elegido en el campo Sweep Steps (por ejemplo, si Sweep Steps se establece en 2, la primera pasada del análisis utilizará el valor mínimo y la segunda el máximo). Tenga en cuenta que se generará un conjunto separado de formas de onda para cada barrido a efectos de comparación.

Colocación de una terminación en el esquema

Una vez creadas las formas de onda y detectada la terminación óptima, puede ser conveniente colocar esa terminación directamente en la hoja esquemática. Esto se puede lograr a través del menú del botón derecho del ratón en la lista Termination de la lista. Tenga en cuenta que cualquier colocación sólo se aplicará a la red seleccionada en ese momento.

Si desea colocar realmente el circuito de terminación seleccionado en el esquema en lugar de utilizarlo como una "terminación virtual":

1. Haga clic con el botón derecho del ratón en la sección Termination del panel Signal Integrity y seleccione Place on Schematic.

2. Aparece el cuadro de diálogo Place Termination que permite configurar varias propiedades, como los componentes de biblioteca que se utilizarán para las piezas de terminación, si se utilizará la colocación automática o manual, si se colocará en todos los pines aplicables o sólo en el pin seleccionado y los valores exactos que se utilizarán para las piezas. Haga clic en OK para continuar.

   
   El cuadro de diálogo Place Termination diálogo

3. El Analizador de Integridad de la Señal busca el documento esquemático de origen al que pertenece el pin. A continuación, en un espacio libre del documento, añadirá las piezas necesarias con los valores correctos (resistencias, condensadores o lo que sea necesario) y los objetos de alimentación. Conecta este circuito de terminación a la patilla correspondiente del esquema.

Ten en cuenta que después de esto probablemente seguirá siendo necesario cablear los componentes correctamente al pin. Adicionalmente, si hay un PCB involucrado también, estos necesitarán ser sincronizados y enrutados en el PCB. Sincronice la PCB para añadir también estas partes seleccionando Design » Update PCB.

Ejecución de los análisis

Una vez configuradas las redes según sea necesario (y elegidas las opciones de terminación), haga clic en el botón Reflections o el botón Crosstalks del panel Signal Integrity para generar las formas de onda.

• Para un análisis de Reflexión, se pueden simular una o más redes. No obstante, el número debe ser razonable, ya que el tiempo de análisis aumenta considerablemente cuando se analiza un número elevado de redes.

  El analizador de integridad de la señal calcula las tensiones en los nodos de una red utilizando la información de enrutamiento y capas de la placa de circuito impreso y los modelos de búfer de E/S del controlador y el receptor asociados. Un solver de campo 2D calcula automáticamente la caracterización eléctrica de las líneas de transmisión. El modelado parte de la base de que las pérdidas en la trayectoria de CC son lo suficientemente pequeñas como para ser ignoradas.

• Para un análisis de diafonía, se deben tomar al menos dos redes. Normalmente, al realizar un análisis de diafonía se consideran dos o tres redes a la vez, normalmente una red y sus dos vecinas inmediatas.

  El nivel de diafonía (o el alcance de la EMI) es directamente proporcional a las reflexiones en una línea de señal. Si se cumplen las condiciones de calidad de la señal y las reflexiones se reducen a un nivel casi insignificante mediante una correcta terminación de la señal, es decir, si la señal llega a su destino con una dispersión mínima de la señal, la diafonía también se reducirá al mínimo. Para más información, consulte Terminales.

  El análisis de la diafonía sólo es posible cuando se realiza un análisis de integridad de la señal posterior al diseño a partir de un documento de diseño de PCB. Esto se debe a que las redes enrutadas son necesarias para este tipo de análisis.

Tras hacer clic en un botón, comienza el análisis y se genera un archivo de datos de simulación (.sdf). Este archivo se abre como una pestaña separada, mostrando los resultados de los análisis en el editor SimData.

Consulte la sección Trabajar con los resultados de los análisis de integridad de la señal para obtener más información.