Configuration et exécution d’une analyse d’intégrité du signal

Lorsque la conception est prête pour une analyse d’intégrité du signal, selon les besoins, configurez et exécutez l’analyse elle-même comme décrit sur cette page.

Configuration des options de paramétrage SI

Lorsque vous sélectionnez Tools » Signal Integrity et que tous les composants ont des modèles assignés, la boîte de dialogue SI Setup Options s’affiche la première fois que vous exécutez cette commande sur un projet ouvert.

La boîte de dialogue SI Setup Options

1. Définissez l’impédance des pistes et la longueur moyenne des pistes selon les besoins. Ces caractéristiques de routage ne sont requises que s’il existe des nets qui n’ont pas encore été transférés vers un PCB ou des nets non routés dans le PCB.

   Notez que les onglets Supply Nets et Stimulus ne s’affichent qu’en mode schéma uniquement.
2. Cliquez sur Analyze Design pour exécuter l’analyse de présélection initiale par défaut et afficher le panneau Signal Integrity, à partir duquel vous pouvez ensuite sélectionner plus précisément les nets à analyser pour la réflexion ou la diaphonie.

Quatre règles de tolérance par défaut ainsi que toutes les règles d’intégrité du signal définies dans le schéma ou le PCB sont activées et exécutées lors de la première analyse de la conception. Ces tolérances peuvent être définies ultérieurement dans le panneau Signal Integrity en cliquant sur le bouton Menu puis en sélectionnant Set Tolerances.

Options de paramétrage de l’intégrité du signal en mode schéma uniquement

S’il n’y a pas de PCB disponible dans le projet, vous pouvez modifier les options de paramétrage SI à tout moment en cliquant sur le bouton Menu dans le panneau Signal Integrity puis en sélectionnant Setup Options. La boîte de dialogue SI Setup Options s’affiche.

L’onglet Track Setup permet de configurer la longueur par défaut des pistes lors de la simulation. Cette valeur n’est pas utilisée lorsqu’un PCB est présent, car le PCB utilise les règles de largeur ; autrement dit, si l’option Use Manhattan length est désactivée, le PCB utilise cette valeur. Définissez également le Track Impedance dans cet onglet.

Cliquez sur les onglets Supply Nets et Stimulus pour afficher et activer les informations sur les règles de nets et de stimuli. Ces onglets offrent une autre interface pour définir ces caractéristiques, en complément de la méthode habituelle consistant à fournir des règles sur le PCB ou le schéma.

Les onglets de la boîte de dialogue SI Setup Options lorsqu’elle est ouverte en mode schéma uniquement

Utilisation du panneau Signal Integrity

Après toute configuration initiale, le panneau Signal Integrity sera chargé avec les données issues de l’analyse de présélection qui vient d’être exécutée. Les résultats de cette analyse ainsi qu’un affichage indiquant quels nets ont réussi les différents tests sont présentés dans la liste située sur le côté gauche du panneau. Les nets problématiques peuvent ensuite être analysés plus en détail en exécutant des analyses rapides de réflexion et de diaphonie. La possibilité d’ajouter des terminaisons virtuelles vous permet de déterminer quels circuits supplémentaires doivent être ajoutés à la conception pour résoudre ces zones problématiques et ainsi obtenir les meilleures performances possibles en intégrité du signal.

Le panneau Signal Integrity sert à configurer et à contrôler le processus d’analyse de l’intégrité du signal.

Affichage des résultats de présélection

L’analyse de présélection initiale fournit une simulation rapide de nombreux nets afin de vous permettre d’obtenir davantage d’informations et d’identifier les nets critiques nécessitant un examen plus approfondi, comme une analyse détaillée de la réflexion et/ou de la diaphonie. La liste située sur le côté gauche affiche les résultats de cette analyse sous forme de tableau. Pour chaque net de la conception, les informations de colonne suivantes peuvent être affichées :

Utilisez le bouton Menu ou cliquez avec le bouton droit dans le tableau pour accéder au sous-menu Show/Hide Columns, à partir duquel vous pouvez activer/désactiver l’affichage des colonnes de données selon les besoins.

Chaque net peut appartenir à l’une des trois catégories suivantes : Passed, Failed ou Not Analyzed.

	Un net Passed avait toutes ses valeurs à l’intérieur des limites définies par les tests.
	Un net Failed avait au moins une valeur en dehors des niveaux de tolérance définis. Toutes les valeurs en échec sont affichées en jaune.
	Un net Not Analyzed n’a pas pu être présélectionné pour une raison quelconque. Pour afficher la raison, activez la colonne Analysis Errors.

Nets en échec

Les raisons courantes d’un échec d’analyse d’un net lors de la présélection incluent la présence d’un connecteur, d’une diode ou d’un transistor, ainsi que l’absence de broches de sortie ou la présence de plusieurs broches de sortie. Lorsque des nets contenant des broches bidirectionnelles sont présélectionnés et qu’il n’existe pas de broche de sortie dédiée dans le net, chaque broche bidirectionnelle est simulée séparément comme une broche de sortie. Le résultat du pire cas issu de ces simulations est affiché.

Il est possible que des nets présentent d’autres erreurs conduisant à des résultats d’analyse incorrects, aussi bien lors de la présélection que dans les simulations ultérieures. Ces nets apparaîtront avec toute leur ligne colorée en rouge. De plus, les nets qui ont été simulés (c’est-à-dire les nets qui ne sont pas encore routés sur un PCB) sont colorés en gris clair.

Vérification des nets en échec ou non analysés

Pour afficher la cause d’un net en échec ou non analysé :

• Si toute la ligne d’un net est surlignée en rouge, sélectionnez-la, puis cliquez avec le bouton droit et choisissez Show Errors. Cela ajoute également des messages au panneau Messages, qui peuvent être utilisés en cross-probing pour corriger les problèmes éventuels.

  

• Pour afficher toutes les informations disponibles pour un net sélectionné, cliquez avec le bouton droit et choisissez Details. La boîte de dialogue Full Details affiche tous les résultats de l’analyse de présélection pouvant être affichés dans le tableau des résultats, ainsi que les éléments suivants :
  • Component Count – nombre de composants dont les pastilles sont connectées au net sélectionné.
  • Track Count – nombre de segments de piste routés individuels constituant le net routé total.
  • Minimum Impedance (Ohms) – impédance minimale du net, en tenant compte des impédances individuelles de tous les segments de piste du net.
  • Maximum Impedance (Ohms) – impédance maximale du net, en tenant compte des impédances individuelles de tous les segments de piste du net.

  

• Sélectionnez Cross Probe dans le menu contextuel (ou cliquez sur Menu) pour effectuer un cross-probing vers le net sélectionné dans le schéma ou le PCB.

  Utilisez le raccourci clavier F4 pour afficher/masquer le panneau Signal Integrity (ainsi que les autres panneaux actuellement en mode « flottant ») afin de basculer rapidement entre le panneau et votre conception.
• Affichez quels nets sont couplés à un net unique ou à un groupe de nets en sélectionnant les nets souhaités, puis en cliquant avec le bouton droit et en choisissant Find Coupled Nets. Cela sélectionnera tous les nets couplés à ces nets sélectionnés. Les critères déterminant quels nets sont considérés comme couplés peuvent être configurés dans la boîte de dialogue Signal Integrity Preferences (accessible en cliquant sur le bouton Menu puis en sélectionnant Preferences dans le panneau Signal Integrity).
• Des informations utiles peuvent être copiées dans le presse-papiers et collées dans d’autres applications pour un traitement ou un reporting ultérieur. Sélectionnez les nets souhaités et choisissez Copy dans le menu contextuel. En outre, les informations affichées peuvent être personnalisées en sélectionnant les colonnes à afficher à l’aide de la commande Show/Hide Columns dans le menu contextuel.
• Un rapport mettant en évidence les résultats générés par l’analyse est également disponible en sélectionnant Display Report dans le menu contextuel du panneau Signal Integrity. Cela ouvre le fichier de rapport Signal Integrity Tests Report.txt dans l’éditeur de texte et l’ajoute au projet.

Définition des préférences

Vous pouvez spécifier diverses préférences qui s’appliquent à toutes les analyses que vous avez définies. Celles-ci incluent les paramètres généraux, la méthode d’intégration et les seuils de précision. Toute modification apportée aux préférences s’appliquera à tous les projets.

Cliquez sur le bouton Menu dans le panneau Signal Integrity et sélectionnez Preferences pour ouvrir la boîte de dialogue Signal Integrity Preferences.

La boîte de dialogue Signal Integrity Preferences

• Utilisez l’onglet General pour définir les options de gestion des erreurs qui affichent des indications et/ou des avertissements lorsque des erreurs existent dans la conception et sont liées à l’exécution d’une analyse d’intégrité du signal. Toutes les indications ou tous les avertissements rencontrés seront répertoriés sous forme de messages dans le panneau Messages. Si l’option Show Warnings est activée et que des avertissements existent, une boîte de dialogue de confirmation d’avertissement apparaîtra lors de la tentative d’accès au panneau Signal Integrity. En outre, vous pouvez choisir de masquer le panneau Signal Integrity après avoir choisi d’afficher les formes d’onde. Vous pouvez également définir les unités par défaut pour les mesures d’intégrité du signal, ainsi que si les titres des tracés et les graphiques FFT seront affichés lorsque les formes d’onde résultantes seront montrées dans l’éditeur SimData.

• L’onglet Configuration définit divers seuils liés à la simulation, tels que la distance maximale entre les nets couplés et la longueur minimale pour être considéré comme une section couplée.

• L’onglet Integration définit la méthode d’intégration numérique utilisée pour l’analyse. La méthode Trapezoidal est relativement rapide et précise, mais a tendance à osciller dans certaines conditions. Les méthodes Gear nécessitent des temps d’analyse plus longs, mais ont tendance à être plus stables. L’utilisation d’un ordre Gear plus élevé conduit théoriquement à des résultats plus précis, mais augmente le temps d’analyse. La valeur par défaut est Trapezoidal.

• L’onglet Accuracy de la boîte de dialogue Signal Integrity Preferences définit les seuils de tolérance et les paramètres de limite pour divers algorithmes de calcul impliqués dans l’analyse.

  Accuracy Options

  Option	Description
  RELTOL	Tolérance relative pour le calcul des valeurs de tension et de courant
  ABSTOL	Tolérance absolue pour le calcul des valeurs de courant
  VNTOL	Tolérance absolue pour le calcul des valeurs de tension
  TRTOL	Facteur d’estimation de l’erreur d’intégration
  NRVABS	Borne d’erreur de troncature utilisant l’algorithme de Newton-Raphson
  DTMIN	Taille minimale autorisée du pas de temps
  ITL	Nombre maximal d’itérations utilisant l’algorithme de Newton-Raphson
  LIMPTS	Nombre maximal de paires de valeurs dans le fichier de sortie pour chaque courbe de tension

• Utilisez l’onglet DC Analysis pour définir les seuils de tolérance et les paramètres de limite pour divers paramètres associés à l’analyse DC.

Définition des tolérances

Les tests de dépassement supérieur et inférieur par défaut sont définis, car ce sont probablement les meilleures caractéristiques à utiliser pour déterminer quels nets peuvent être les plus problématiques. Quatre règles de tolérance par défaut, ainsi que toutes les règles d’intégrité du signal définies dans le schéma ou le PCB, sont toutes activées et exécutées lors de la première analyse de la conception. Pour activer ou désactiver ces règles, cliquez sur le bouton Menu dans le panneau Signal Integrity et sélectionnez Set Tolerances. La boîte de dialogue Set Screening Analysis Tolerances s’affiche.

La boîte de dialogue Set Screening Analysis Tolerances

Cochez la case Enabled en regard d’un type de règle pour activer l’exécution de cette règle lors de l’analyse de la conception.

Cliquez sur PCB Signal Integrity Rules (si vous n’êtes pas en mode schéma uniquement) pour ouvrir la boîte de dialogue PCB Rules and Constraints Editor, dans laquelle vous pouvez ajouter ou modifier les règles d’intégrité du signal nécessaires. Cliquez sur OK jusqu’à revenir au panneau Signal Integrity.

Préparation des analyses

Avant d’exécuter les analyses, les nets à analyser plus en détail doivent être sélectionnés. Vous pouvez également modifier les buffers pour afficher ou changer la technologie de la pièce du composant et les propriétés des broches, et ajouter des terminaisons aux nets si nécessaire.

Sélection des nets à analyser

Pour effectuer une analyse plus approfondie des nets (réflexion et/ou diaphonie), les nets doivent être sélectionnés dans la liste de droite du panneau Signal Integrity. Double-cliquez sur un net dans la liste de gauche pour le sélectionner et le déplacer vers la liste de droite. Vous pouvez également utiliser les boutons fléchés pour déplacer les nets vers et depuis cet état sélectionné. Vous pouvez sélectionner plusieurs nets dans la liste de gauche en maintenant les touches Shift ou Ctrl enfoncées.

Vous pouvez effectuer un sondage croisé vers le ou les nets sélectionnés dans le document de schéma ou PCB correspondant en sélectionnant les options Cross Probe dans le menu contextuel. Le document cible deviendra actif dans l’espace de conception et le ou les nets sélectionnés seront affichés conformément aux méthodes de mise en surbrillance définies sur la page System – Navigation page de la boîte de dialogue Preferences.

Une fois les nets dans cet état sélectionné, il est possible d’effectuer une configuration supplémentaire avant d’exécuter une simulation.

Définition des nets victime et agresseur

Dans le cas des analyses de diaphonie, il est nécessaire de définir un net victime ou un net agresseur. Notez qu’en raison de la nature de l’analyse, cette fonctionnalité n’est disponible que lorsque deux nets ou plus ont été sélectionnés (déplacés vers la liste de droite).

Sélectionnez un net dans la liste de droite des nets, cliquez avec le bouton droit et sélectionnez Set Aggressor ou Set Victim selon le cas. L’état des nets est mis à jour. Pour annuler la définition des nets, sélectionnez Clear Status dans le menu contextuel.

Définition de la direction des broches bidirectionnelles

Il est possible de définir la direction des broches bidirectionnelles dans un net donné. Pour définir la direction, sélectionnez le net concerné dans la liste supérieure de droite. Cela affichera alors une liste des broches de ce net en dessous. Dans la liste des broches, modifiez l’état entrée/sortie de chaque broche bidirectionnelle sélectionnée en cliquant avec le bouton droit et en choisissant un état dans le menu contextuel. Ces paramètres d’entrée/sortie seront enregistrés avec le projet pour la prochaine utilisation de ce panneau.

Vous pouvez également effectuer un sondage croisé vers la broche/pastille dans le document de schéma ou PCB correspondant en sélectionnant les options Cross Probe dans le menu contextuel. Le document cible deviendra actif dans l’espace de conception et la broche/pastille sélectionnée sera affichée conformément aux méthodes de mise en surbrillance définies sur la page System – Navigation page de la boîte de dialogue Preferences.

Modification des buffers

Vous pouvez souhaiter afficher ou modifier la technologie de la pièce du composant et les propriétés des broches, telles que les modèles d’entrée et de sortie ainsi que la direction de la broche. Vous ne pouvez modifier que les composants attachés au net actuellement sélectionné dans la liste de droite. L’utilisation de l’option Edit Buffer dans le menu contextuel de la liste des broches donne accès à la boîte de dialogue des données du composant.

La boîte de dialogue et les options qui apparaissent dépendent du type de composant auquel appartient la broche, par exemple résistance, IC, BJT, etc. La boîte de dialogue Integrated Circuit affichée correspond à un composant de type IC.

La boîte de dialogue Integrated Circuit

Le choix d’une broche Technology et Direction affichera une liste des modèles d’entrée et/ou de sortie pertinents parmi lesquels sélectionner. Les modifications apportées à la technologie et à la direction sont utilisées localement dans l’analyse uniquement et ne seront pas enregistrées lorsque le panneau sera réinitialisé.

Les champs de pièce Technology, Input Model et Output Model sont sensibles au contexte. Lorsque vous choisissez une technologie de pièce de composant, les modèles par défaut de la pièce sont tirés de cette technologie. Notez que si des modèles de broche spécifiques ont déjà été attribués (par exemple dans le cadre de l’importation d’un modèle IBIS), le changement de technologie de la pièce du composant ne réattribuera pas les modèles de broche pour ces broches.

Terminaisons

Les oscillations apparentes sur une forme d’onde de signal sont dues à de multiples réflexions sur la ligne de transmission (piste) associée. Ces réflexions, ou « ringing », se produisent le plus souvent dans les conceptions de PCB en raison d’une inadéquation d’impédance pilote/récepteur – généralement lorsqu’il y a un pilote à faible impédance et un récepteur à forte impédance.

Obtenir une bonne qualité de signal à la charge signifierait idéalement zéro réflexion (pas de ringing). Le niveau de ringing peut être réduit à un niveau acceptable pour la conception à l’aide d’une terminaison.

Le panneau Signal Integrity intègre un conseiller de terminaison, qui vous permet d’insérer des « terminaisons virtuelles » dans un net à un emplacement que vous définissez. De cette manière, vous êtes libre de tester diverses stratégies de terminaison sans apporter de modifications physiques à votre carte.

Les simulations de terminaison disponibles sont :

• 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

Chaque type de terminaison peut être activé ou désactivé dans la liste des terminaisons. Plusieurs types de terminaison peuvent être activés lors de l’exécution d’analyses de réflexion et de diaphonie ; un ensemble distinct de formes d’onde sera produit pour chacun. Cela vous permet de déterminer la meilleure terminaison à ajouter à la conception afin d’obtenir une qualité de signal optimale sur les lignes de transmission et donc de réduire les réflexions (ringing) à un niveau acceptable.

Lorsqu’une analyse de réflexion ou de diaphonie est exécutée, chaque type de terminaison activé est essayé et produit un ensemble distinct de formes d’onde. Lorsque la Serial Res terminaison est utilisée, elle est placée sur toutes les broches de sortie du net sélectionné. Pour les autres types de terminaison, la terminaison est placée sur toutes les broches d’entrée du net.

Pour obtenir les meilleurs résultats avec les terminaisons, il est également nécessaire de définir la valeur des composants concernés en fonction des caractéristiques du net.

• Lorsqu’une terminaison est sélectionnée, un schéma illustrant cette terminaison s’affiche ci-dessous. Ce schéma permet de définir les valeurs minimales et maximales des résistances et des condensateurs utilisés dans les terminaisons.
• Les valeurs minimales et maximales sont utilisées lorsque le nombre de balayages (affiché dans la liste des terminaisons) est défini sur une valeur supérieure à un.
• Pour plus d’informations sur un type de terminaison, sélectionnez-le et cliquez sur le bouton ? (Aide). Si vous activez l’option Suggest, des valeurs suggérées seront calculées (selon la formule indiquée dans la fenêtre d’information contextuelle pour chaque type de terminaison) et affichées en gris. Vous pouvez accepter ces valeurs ou désactiver l’option Suggest et saisir vos propres valeurs selon les besoins.
• Si vous souhaitez exécuter l’analyse avec une plage de valeurs balayée pour les composants de terminaison, assurez-vous que l’option Perform Sweep est activée et définissez le nombre de Sweep Steps requis lors de l’exécution des analyses. Les valeurs utilisées à chaque balayage de l’analyse dépendront des valeurs minimales et maximales saisies ainsi que de la valeur choisie dans le champ Sweep Steps (par exemple, si Sweep Steps est défini sur 2, le premier passage de l’analyse utilisera la valeur minimale et le second la valeur maximale). Notez qu’un ensemble distinct de formes d’onde sera généré pour chaque balayage à des fins de comparaison.

Placement d’une terminaison sur le schéma

Une fois les formes d’onde créées et la terminaison optimale détectée, il peut être souhaitable de placer cette terminaison directement sur la feuille de schéma. Cela peut être réalisé via le menu contextuel dans la liste Termination. Notez que tout placement ne s’appliquera qu’au net actuellement sélectionné.

Si vous souhaitez réellement placer le circuit de terminaison sélectionné sur le schéma plutôt que de simplement l’utiliser comme « terminaison virtuelle » :

1. Cliquez avec le bouton droit dans la section Termination du panneau Signal Integrity et sélectionnez Place on Schematic.

2. La boîte de dialogue Place Termination s’affiche, permettant de définir diverses propriétés, telles que les composants de bibliothèque à utiliser pour les éléments de terminaison, l’utilisation d’un placement automatique ou manuel, le placement sur toutes les broches applicables ou uniquement sur la broche sélectionnée, ainsi que les valeurs exactes à utiliser pour les composants. Cliquez sur OK pour continuer.

   
   La boîte de dialogue Place Termination

3. L’analyseur d’intégrité du signal trouve le document schématique source auquel appartient la broche. Ensuite, dans un espace libre du document, il ajoute les composants nécessaires avec les valeurs correctes (résistances, condensateurs ou tout autre élément requis) ainsi que les objets d’alimentation. Connectez ce circuit de terminaison à la broche appropriée dans le schéma.

Notez qu’il sera probablement encore nécessaire, après cela, de câbler correctement les composants à la broche. De plus, si un PCB est également impliqué, il faudra les synchroniser et effectuer le routage dans le PCB. Synchronisez également le PCB pour ajouter ces composants en sélectionnant Design » Update PCB.

Exécution des analyses

Une fois les nets configurés selon les besoins (et toutes les options de terminaison choisies), cliquez sur le bouton Reflections ou Crosstalks dans le panneau Signal Integrity pour générer les formes d’onde.

• Pour une analyse de réflexion, un ou plusieurs nets peuvent être simulés. Il convient toutefois de limiter leur nombre à une quantité raisonnable, car le temps d’analyse augmentera considérablement lors de l’analyse d’un grand nombre de nets.

  L’analyseur d’intégrité du signal calcule les tensions aux nœuds d’un net à l’aide des informations de routage et de couche provenant du PCB, ainsi que des modèles de tampon d’E/S du pilote et du récepteur associés. Un solveur de champ 2D calcule automatiquement la caractérisation électrique des lignes de transmission. La modélisation suppose que les pertes du chemin DC sont suffisamment faibles pour être ignorées.

• Pour une analyse de diaphonie, au moins deux nets doivent être pris en compte. En général, deux ou trois nets sont considérés à la fois lors d’une analyse de diaphonie, habituellement un net et ses deux voisins immédiats.

  Le niveau de diaphonie (ou l’ampleur des EMI) est directement proportionnel aux réflexions sur une ligne de signal. Si les conditions de qualité du signal sont satisfaites et que les réflexions sont ramenées à un niveau presque négligeable grâce à une terminaison correcte du signal, c’est-à-dire si le signal est acheminé vers sa destination avec un minimum de dispersion, la diaphonie sera également minimisée. Voir Terminaisons pour plus d’informations.

  L’analyse de diaphonie n’est possible que lors de l’exécution d’une analyse post-routage de l’intégrité du signal à partir d’un document de conception PCB. Cela s’explique par le fait que des nets routés sont requis pour ce type d’analyse.

Après avoir cliqué sur un bouton, l’analyse commence et un fichier de données de simulation (<ProjectName>.sdf) est généré. Ce fichier s’ouvre dans un onglet séparé, affichant les résultats des analyses dans l’éditeur SimData .

Reportez-vous à Utilisation des résultats d’analyse d’intégrité du signal pour en savoir plus.