Hướng dẫn Bắt đầu Nhanh Power Analyzer của Keysight

Với các thiết kế số hiện đại có mạch tốc độ cao, bo mạch có mật độ linh kiện dày đặc và nhiều đường nguồn điện áp thấp, các yêu cầu đặt lên Mạng Phân phối Nguồn DC của thiết kế đòi hỏi phải có cách tiếp cận mang tính phân tích trong quá trình thiết kế. Phân tích DC của Mạng Phân phối Nguồn, hay kết quả Power Integrity DC (PI-DC), nhằm bảo đảm rằng đã có đủ đồng trên đường dẫn từ các nguồn điện áp đến các tải – nói cách khác, các plane, track và via trên bo mạch có kích thước (và đặc tính) đủ phù hợp để đáp ứng yêu cầu tiêu thụ điện năng của các thiết bị trên bo mạch.

May mắn là việc phỏng đoán có thể được loại bỏ khỏi quá trình đánh giá mạng phân phối nguồn của PCB thông qua việc sử dụng công cụ mô phỏng Power Integrity DC (PI-DC), công cụ này phân tích hiệu năng DC của thiết kế bo mạch dựa trên các đặc tính điện và vật lý của nó. Công cụ như vậy có sẵn cho Altium Designer, Power Analyzer by Keysight.

Được cung cấp dưới dạng Altium Extension có thể tải xuống, Power Analyzer tích hợp trực tiếp với Altium Designer để cho phép mô phỏng và phân tích PI-DC cho dự án PCB hiện tại. Vì Power Analyzer hoạt động bên trong Altium Designer, nên không cần nhập/xuất dữ liệu thủ công, chuyển đổi dữ liệu hay chạy ứng dụng riêng biệt – chỉ cần khởi chạy Power Analyzer từ trình biên tập schematic hoặc PCB, thiết lập các tham số kiểm tra mong muốn, rồi chạy mô phỏng. Kết quả chủ yếu được cung cấp thông qua mô hình hóa 2D/3D của bố cục đồng trên bo mạch, cho phép đánh giá nhanh kết quả và tạo cơ hội thực hiện các thử nghiệm thăm dò kiểu “nếu như” đối với thiết kế bố trí PCB.

Truy cập chức năng Power Analyzer by Keysight

Để truy cập chức năng Power Analyzer by Keysight trong Altium Designer, Power Analyzer by Keysight phần mở rộng phần mềm phải được cài đặt. Phần mở rộng này có thể được cài đặt hoặc gỡ bỏ thủ công.

Để biết thêm thông tin về quản lý phần mở rộng, hãy tham khảo trang Extending Your Installation (Altium Designer Develop, Altium Designer Agile, Altium Designer).

Khi phần mở rộng phần mềm Power Analyzer by Keysight được cài đặt, nó cho phép:

Tuy nhiên, để thực hiện một phân tích nguồn mới, bạn cần có đăng ký hợp lệ với Power Analyzer by Keysight. Nếu không, khi cố gắng bắt đầu phân tích nguồn, hộp thoại Analyze Your Power Nets sẽ mở ra, tại đó bạn có thể yêu cầu dùng thử miễn phí ().

Khởi chạy Power Analyzer

Để bắt đầu làm việc với Power Analyzer, hãy mở tài liệu PCB của dự án hoặc một trong các schematic của dự án, rồi chọn Tools » Power Analyzer by Keysight từ menu chính.

Tài liệu Power Analyzer Keysight (<ProjectName>.pdnaK) sẽ mở ra và được thêm vào khu vực Source Documents của dự án (trong bảng Projects), như minh họa bên dưới.

Chuẩn bị cho Phân tích

Power Analyzer cần biết các đặc tính vật lý của bo mạch của bạn. Chúng bao gồm mật độ dòng điện tối đa cho các lớp ngoài/lớp trong, đường kính via tối thiểu và tối đa, loại đồng, nhiệt độ làm việc, v.v. Các đặc tính này được xác định trong vùng Configuration của tài liệu bộ phân tích.

Tùy chọn Cấu hình

• Giá trị mật độ dòng điện tối đa và dòng tối đa qua via là giống nhau cho tất cả các net vì chúng phụ thuộc vào hình học đồng.

• Các thiết lập Max Current Density for Surface / Internal Layers chỉ định giá trị cho phép đối với các lớp tương ứng của PCB.

• Dòng tối đa trong via được chỉ định cho các kích thước lỗ nhỏ nhất và lớn nhất được sử dụng trong dự án. Các giá trị đường kính lỗ được xác định trong các trường Min Via Diameter và Max Via Diameter, cùng với Max Current được phép cho kích thước lỗ đó.

• Phần mềm chia bố cục PCB thành các lưới trong quá trình mô phỏng. Theo mặc định, kích thước lưới động được sử dụng. Bằng cách bật ô chọn Simulation Mesh Size, bạn có thể xác định kích thước lưới cần thiết.

• Theo mặc định, net Ground bị loại trừ khỏi kết quả Heatmap. Để bao gồm net Ground, hãy tắt ô chọn Skip Ground, rồi chọn net GND trong danh sách thả xuống Network / Net ở đầu bảng Power Analysis by Keysight để xem kết quả Heatmap. Lưu ý rằng Heatmap hỗ trợ các cấu trúc polygon trên các lớp tín hiệu, nhưng không thể mô phỏng hành vi của lớp power plane.

• Trường Copper Type chỉ định loại đồng được sử dụng, cùng với các tham số liên quan của nó và các tham số nhiệt độ. 

• Work Temperature được dùng để xác định điện trở suất của các dây dẫn, còn Temperature Compensation là tiêu chí của chính vật liệu đó liên quan đến độ dẫn nhiệt của nó. Các vật liệu khác nhau có các hệ số dẫn nhiệt khác nhau và theo đó sẽ ảnh hưởng đến sự gia nhiệt của vật liệu tùy theo tải. Sự gia nhiệt này sẽ ảnh hưởng đến điện trở bên trong của vật liệu, từ đó sẽ ảnh hưởng đến sụt áp.

• Via Plating Thickness được hiển thị trong vùng Global PCB Parameters được xác định trong bảng Properties của Layer Stack Manager – tìm hiểu thêm.

Thay đổi các giá trị này so với mặc định nếu cần để phù hợp với thiết kế của bạn.

Bên cạnh mật độ dòng điện tối đa và dòng tối đa qua via, giá trị sụt áp cho phép cũng phải được chỉ định cho từng power net đã được định nghĩa. Cấu hình DC Drop Limit cho từng net, bằng cách chọn phần trăm đặt sẵn hoặc nhập giá trị Custom.

Thêm Power Net để Mô phỏng

Để thêm một power net cho mô phỏng, hãy nhấp nút  ở góc trên bên trái để mở hộp thoại Manage Nets. Bật ô chọn cho Power Net Name cần thiết và cấu hình Reference Net tương ứng. Nếu một net không có đối tượng power port trong thiết kế schematic, nó sẽ không được hiển thị trong danh sách Power Net Name. Nhấp Show Custom Nets để bao gồm tất cả các net trong thiết kế. Có thể bật nhiều power net nếu cần. Các quan hệ phân cấp giữa các power net sẽ được tự động giải quyết khi power net được cấu hình đầy đủ.

Mỗi power net cần có một nguồn cấp, các nguồn này sẽ được cấu hình tiếp theo.

Bạn cũng có thể nhấp nút  để phần mềm tạo các power net cho bạn; phần mềm sẽ cố gắng thực hiện việc này bằng cách tự động nhận diện cấu trúc topology của dự án, dựa trên các thiết lập hiện tại trong vùng Auto-Define Settings của phần Configuration trong tài liệu bộ phân tích (*.pdnaK).

Thêm Nguồn cấp

Để thêm một nguồn cấp, hãy nhấp + (hoặc điều khiển Manage liên quan) trong phần Sources của mạch nguồn mong muốn. Nếu mạch bao gồm nhiều hơn một nguồn cấp, hãy nhấp Manage và chọn các linh kiện còn lại.

Mở rộng một Net

Các power net trên bo mạch có thể đi qua các phần tử thụ động, chẳng hạn như cầu chì hoặc điện trở; khi đó sẽ có một net khác ở phía bên kia của linh kiện đó. Trong trường hợp này, nên extend the net bằng cách đưa một linh kiện trung gian và net thứ hai của nó vào như một phần của net chính. Chức năng Extend Nets được dùng cho mục đích này.

Để mở rộng một net, hãy nhấp biểu tượng +Extend Nets bên cạnh tên của net để mở hộp thoại <PowerNet> Extensions Manager. Nhấp vào + để mở rộng net đích. Power Analyzer chỉ hiển thị các net có thể kết nối thông qua một linh kiện mở rộng đơn. Khi bạn Add net đó, một linh kiện liên quan sẽ được tự động thêm vào hộp thoại <PowerNet> Extensions Manager; nếu muốn, bạn có thể thay đổi linh kiện này.

Các power net có thể được mở rộng thông qua một linh kiện nối tiếp.

Sau đó, bạn có thể tiếp tục mở rộng net bằng cách nhấp biểu tượng + , như trong hình bên dưới. Khi hoàn tất, hãy nhấp Save trong hộp thoại <PowerNet> Extensions Manager.

Tiếp tục thêm các linh kiện nối tiếp và các net.

Lưu ý khi Mở rộng một Net

• Với mỗi linh kiện nối tiếp, bạn có thể đặt sụt áp, điện trở và dòng tối đa cho phép của nó; các giá trị này sẽ được tính đến trong quá trình phân tích (hiển thị hình ảnh).

• Nếu bạn xác định nhầm một net, bạn có thể xóa nó bằng cách di chuột lên tên net rồi nhấp biểu tượng xóa xuất hiện.

• Sau khi net mở rộng được lưu, các linh kiện được kết nối với các net mở rộng sẽ xuất hiện trong danh sách cùng với các tải, và bạn sẽ có thể thêm chúng.

• Bên cạnh tên power net, bạn có thể thấy số lượng phần mở rộng đã được thêm; di chuột lên con số đó để hiển thị tên các net mở rộng (như trong hình bên trên).

• Hỗ trợ mô phỏng cho các linh kiện song song trong net mở rộng đã được thêm trong phần mở rộng PABK V1.0.6, và hỗ trợ giao diện người dùng đã được thêm trong phần mở rộng PABK V1.0.9. Để xác định các linh kiện song song, hãy chọn net trong hộp thoại bật lên Extensions Manager, sau đó bật tất cả các linh kiện song song, như trong hình bên dưới. Di chuột lên hình để hiển thị hộp thoại sau khi hoàn tất mở rộng net.

  Chọn tất cả các linh kiện song song trong net.

Chỉ định Tải

Để thêm một linh kiện tải, hãy nhấp + (hoặc điều khiển Manage liên quan) trong phần Loads, sau đó chọn linh kiện mong muốn. Một linh kiện được liệt kê trong hộp thoại khi nó được kết nối với net chính hoặc một net mở rộng.

Sau khi thêm linh kiện, bạn có thể chỉ định mức tiêu thụ của nó trực tiếp trong Thẻ Linh kiện, hoặc bằng cách nhấp nút  để mở hộp thoại <NetName>/<LoadName> Load Properties.

Lưu ý khi Cấu hình Tải

• Định nghĩa các thuộc tính tải, bao gồm Load Type, Total Load Current, và Min cùng Max Voltage.
• Xác nhận rằng net cấp nguồn IN được cấu hình chính xác, cũng như các tùy chọn Reference và Connected to reference through.
• Dòng tải được tự động chia đều giữa tất cả các chân nguồn đã được nhận diện; hãy sửa các giá trị này nếu cần.
• Khi cấu hình tải thuộc loại IC (Current) , bạn có thể thấy tất cả các chân của linh kiện tải kết nối nó với nguồn thông qua các linh kiện nối tiếp khác nhau, và có thể chọn các chân cần thiết.

Chỉ định một VRM

Để định nghĩa một linh kiện Voltage Regulator Module (VRM), trước tiên hãy thêm nó như một tải. Sau đó mở hộp thoại Load Properties của linh kiện (nhấp nút  ) để cấu hình.

Sau khi một tải được cấu hình thành VRM, nó cũng sẽ xuất hiện như nguồn cho power net được chỉ định là net OUT của nó.

Lưu ý khi Cấu hình một VRM

• Chỉ định Load Type làm VRM với kiểu mong muốn.
• Chỉ định điện áp đầu ra trong trường Vout, cùng với các thuộc tính điều áp khác.
• Cấu hình các net IN và OUT trong vùng Nets Management của hộp thoại.
• Nếu VRM không kết nối trực tiếp với net tham chiếu hoặc sử dụng tham chiếu khác, hãy cấu hình các tùy chọn Reference và Connected to reference through theo yêu cầu.
• Một mạng nguồn con sẽ tự động được tạo trong cấu trúc phân cấp với VRM đó là nguồn (như hiển thị ở trên).
• Nếu VRM có nhiều hơn một net đầu ra, hãy thêm tất cả các net cần thiết bằng liên kết +Add Out Net trong hộp thoại Load Properties, và chỉ định dòng đầu ra của chúng trong các trường tương ứng xuất hiện.

Power Net đã được Cấu hình

Mỗi power net đã cấu hình được hiển thị như một định nghĩa thu gọn/mở rộng riêng biệt trong tài liệu *.pdnaK; net PWR_IN đã cấu hình được hiển thị bên dưới, với hai power net con là 3V3 và 1V8, được thụt vào một chút để cho biết trạng thái net con của chúng.

Tìm hiểu Định nghĩa Power Net

• Mỗi power net được hiển thị như một Power Net Definition có thể thu gọn/mở rộng riêng biệt.
• Banner của Định nghĩa Power Net bao gồm:
  • Tên power net 
  • Net tham chiếu 
  • Chỉ báo hiển thị số lượng net bổ sung (), nếu net đã được mở rộng. Di chuột để hiển thị tên của (các) net con.
  • Nút  , bấm để hiển thị cấu trúc kết nối của các linh kiện trong net này, trong ngữ cảnh của toàn bộ phân cấp power net.
  • Nút  , bấm để xóa net này khỏi quá trình phân tích, cùng với tất cả net con.
  • Nút  , bấm để phân tích net này, cùng với mọi net con.
• Mỗi linh kiện trong net được biểu diễn bằng một Thẻ Linh kiện.
• Sau khi net đã được phân tích, các kết quả Voltage Drop, Current Density và Max Via Current cho net đó sẽ được hiển thị trong phần Định nghĩa Power Net, như thể hiện trong hình ở trên.
  • Mỗi đồng hồ hiển thị giá trị mô phỏng so với giới hạn đã chỉ định. Nếu giá trị hoàn toàn nằm trong giới hạn, vạch thang đo sẽ có màu xanh lá. Nếu giá trị gần chạm giới hạn, vạch sẽ có màu vàng, và nếu vượt quá giới hạn, vạch sẽ có màu đỏ. 
  • Bấm nút  để chuyển chế độ xem sang trình chỉnh sửa PCB, hiển thị phần đồng thuộc net này trên PCB. Trong trình chỉnh sửa PCB, sử dụng bảng Power Analyzer by Keysight để điều khiển quá trình phân tích.
  • Bấm nút  để tạo và mở báo cáo chi tiết về power net đó. Trong báo cáo, dùng nút  để lưu một bản sao HTML.

Chế độ xem cây của Power Nets

Chuyển sang xem power net đã cấu hình (và mọi net con được định nghĩa qua VRM) theo dạng cây bằng cách bấm nút  tương ứng. Toàn bộ cấu trúc sẽ được hiển thị, với power net cụ thể và các linh kiện liên quan được tô sáng tương ứng.

Chạy phân tích

Sau khi hoàn tất cấu hình, bạn có thể tiến hành chạy phân tích cho một net cụ thể bằng cách bấm nút  tương ứng. Tóm tắt kết quả phân tích sẽ được trình bày trong phần Định nghĩa Power Net, như minh họa bên dưới. Để xem kết quả trong PCB, bấm nút  tương ứng.

Để phân tích tất cả các net đã cấu hình chỉ với một thao tác, bấm nút  (ở góc trên bên phải của tài liệu analyzer). Nếu bạn chọn phân tích power net cấp cao nhất trong cấu trúc cây, thì tất cả các net con (được tạo qua các linh kiện VRM) cũng sẽ được phân tích. Nếu tất cả net đã được phân tích, bạn có thể chọn net đang được tô sáng bằng danh sách thả xuống Network/Net ở đầu bảng Power Analyzer by Keysight. 

Quản lý lớp

Việc chuyển lớp của mô phỏng có thể được thực hiện theo cách tương tự như khi làm việc với PCB - thông qua các tab lớp ở cuối cửa sổ PCB Editor. Bạn cũng có thể tập trung vào lớp hiện tại bằng phím tắt Shift+S, dùng phím tắt này để chuyển tuần tự qua các tùy chọn hiển thị của chế độ Single Layer Mode.

Sử dụng các tab lớp của PCB để nhanh chóng chuyển đổi cách hiển thị kết quả phân tích. Ví dụ ở đây là kết quả cho Top Layer. Di chuột lên hình để xem kết quả cho Bottom Layer.

Bảng Power Analyzer by Keysight

Trong trình chỉnh sửa PCB, quá trình phân tích và kết quả được điều khiển thông qua bảng Power Analyzer by Keysight. Lưu ý rằng bảng này được thêm vào danh sách các bảng khả dụng (thông qua nút Panels) sau khi đã thực hiện phân tích nguồn và bấm nút  .  

Network / Net

• Network / Net - dùng để chọn Network () hoặc Net () mà bạn muốn hiển thị dưới dạng heatmap trong không gian làm việc đồ họa.
• Only nets with violations - khi tùy chọn này được bật (mặc định), chỉ những net hiện đang có vi phạm mới xuất hiện trong danh sách thả xuống. Bỏ chọn tùy chọn này để liệt kê tất cả power net. 
• Sử dụng các kỹ thuật chuẩn của trình chỉnh sửa PCB để kéo và thu phóng quanh không gian làm việc nhằm xem xét kết quả mô phỏng.

Bên dưới bộ chọn Network / Net, bảng có hai tab, General và Heatmap. Các tùy chọn trong các tab này áp dụng cho Net hiện đang được chọn trong danh sách thả xuống Network / Net.

Chọn net cần hiển thị, sau đó cấu hình các tùy chọn General hoặc Heatmap cho net đó.

Heatmap

Tab Heatmap trên bảng Power Analyzer by Keysight được dùng để kiểm soát dữ liệu nào sẽ được trình bày dưới dạng heatmap, có thể là Current Density hoặc Voltage Drop, và cách áp dụng màu sắc cho current density hoặc voltage drop.

Dùng tab Heatmap của bảng Power Analyzer by Keysight để thay đổi kết quả mô phỏng được trình bày trên PCB. Ở đây đang hiển thị kết quả Current Density. Di con trỏ lên hình để xem kết quả Voltage Drop.

Các tùy chọn cho từng chế độ này được mô tả bên dưới.

Heatmap cho Current Density

• Toàn bộ net được tô màu để phản ánh Current Density tại mọi vị trí dọc theo net, trong đó mật độ dòng càng cao thì màu càng nóng (đỏ hơn). 
• Show Heatmap - dùng điều khiển này để nhanh chóng xóa heatmap và khôi phục chế độ hiển thị chuẩn của PCB. 
• Show Arrows of Current Direction - bật tùy chọn này để hiển thị các mũi tên nhỏ chỉ hướng dòng điện chạy khắp net.
• Use Noise Suppression - Khi dòng điện được tính toán tiến gần về 0, các mũi tên hướng dòng điện có thể tạo cảm giác rằng có dòng điện đang chạy ở khu vực đó, trong khi thực tế gần như không có. Bật tùy chọn này để loại trừ các giá trị dòng nhỏ, có khả năng gây hiểu nhầm này.
• Scope Controller - cách màu sắc được áp dụng lên net để hiển thị cường độ, hay mức nhiệt, được điều khiển bởi Scope Controller. Giá trị Max mặc định là mật độ dòng điện tính toán lớn nhất trong net đó (show image), và Min mặc định là 0 A/mm². Thang này được hiển thị dưới dạng một thanh màu bên dưới PCB, phản ánh: các thiết lập Min và Max hiện tại, một thang đo được xác định bởi kiểu Scale đã chọn, và đơn vị. Các giá trị Min và Max có thể được điều chỉnh bằng cách bấm và kéo trên thanh trượt, hoặc nhập giá trị mới vào các trường Min hoặc Max. Các giá trị tính toán nhỏ hơn Min sẽ hiển thị màu xanh lam, và các giá trị lớn hơn Max sẽ hiển thị màu đỏ. 
• Use Logarithmic Scale - bật tùy chọn này để chuyển thang đo từ tuyến tính sang logarit. Thang logarit có tác dụng dồn các giá trị cao hơn về phía đầu hot của thang màu. Ví dụ, bạn có thể bật thang Logarithmic để nhanh chóng xác định các đoạn đường mạch đang mang dòng cao hơn, sau đó chuyển sang thang Linear để xem xét mức phân bố của current density trong đoạn đường mạch đó.

Heatmap mật độ dòng điện theo thang logarit cho thấy một khu vực đáng quan tâm, di con trỏ lên hình để hiển thị khu vực đó bằng thang tuyến tính.

Heatmap cho Voltage Drop

• Toàn bộ net được tô màu để phản ánh Voltage Drop tại mọi vị trí dọc theo net, trong đó điện áp càng cao thì màu càng nóng (đỏ hơn). Theo cách này, màu càng lạnh thì điện áp càng thấp (và độ sụt áp càng lớn). 
• Show Heatmap - dùng điều khiển này để nhanh chóng xóa heatmap và khôi phục chế độ hiển thị chuẩn của PCB. 
• Show Arrows of Current Direction - bật để hiển thị các mũi tên nhỏ chỉ hướng dòng điện chạy khắp net.
• Use Noise Suppression - Khi dòng điện được tính toán tiến gần về 0, các mũi tên hướng dòng điện có thể tạo cảm giác rằng có dòng điện đang chạy ở khu vực đó, trong khi thực tế gần như không có. Bật tùy chọn này để loại trừ các giá trị dòng nhỏ, có khả năng gây hiểu nhầm này.
• Scope Controller - cách màu sắc được áp dụng lên net để hiển thị cường độ, hay mức nhiệt, được điều khiển bởi Scope Controller. Giá trị Max mặc định là ngay dưới mức điện áp tối đa được chỉ định cho net đó, và giá trị Min là Max - calculated voltage drop (show image). Thang này được hiển thị dưới dạng một thanh màu bên dưới PCB, phản ánh: hoặc độ sụt áp dưới dạng giá trị tuyệt đối hoặc theo phần trăm, các thiết lập Min và Max hiện tại, và đơn vị. Các giá trị Min và Max có thể được điều chỉnh bằng cách bấm và kéo các tay nắm thanh trượt, hoặc nhập giá trị mới vào các trường Min hoặc Max. Các giá trị tính toán nhỏ hơn Min sẽ hiển thị màu xanh lam, và các giá trị lớn hơn Max sẽ hiển thị màu đỏ. 
• Scale Type - thang voltage drop có thể được biểu diễn theo volt (bấm nút  ) hoặc theo phần trăm (bấm nút  ).
• Enable Visual Slider for Voltage Contour - khi được bật, sẽ hiển thị (các) vị trí trên heatmap nơi điện áp bằng với các Voltage Contour Points đã chỉ định, cho phép bạn dễ dàng xác định những vị trí đó. Các giá trị Contour Point có thể được điều chỉnh bằng cách kéo các thanh trượt, hoặc nhập giá trị vào các trường Voltage Contour Points bên dưới. Có thể thêm điểm mới và xóa các điểm hiện có bằng cách bấm vào biểu tượng tương ứng.

Có thể cấu hình Contour Points để nhanh chóng xác định các vị trí trên bo mạch nơi điện áp đạt giá trị đó.

Phát hiện vi phạm

Nếu mô phỏng phát hiện vi phạm Voltage Drop, Current Density hoặc Max Via Current, chúng sẽ được liệt kê trong phần Violations của bảng Power Analyzer by Keysight. Bấm vào một vi phạm trong bảng để cross-probe đến đúng vị trí trên PCB nơi xảy ra lỗi đó. Nếu bạn không thể đọc hết mô tả vi phạm, hãy di con trỏ lên phần Description của vi phạm để hiển thị tooltip chứa đầy đủ chi tiết.

Các vi phạm sẽ tự động được nêu chi tiết trong phần Violations của bảng Power Analyzer by Keysight. Di con trỏ lên hình để hiển thị một vi phạm Via Current.

Probes

Phần Probes của bảng Power Analyzer by Keysight được dùng để đặt các đầu dò đo trực tiếp trên PCB. Probes có thể đo Current Density hoặc Voltage Drop, và loại phép đo được xác định bởi chế độ heatmap hiện tại của bo mạch.

Probes có thể là:

1. Một Single Probe, để đo giá trị tuyệt đối tại vị trí đầu dò, hoặc
2. Một Difference Probe, để đo chênh lệch giữa hai vị trí đầu dò. 

Cả hai loại Probe đều được đặt bằng cách bấm nút  trong vùng Probes của bảng. Để đặt Single Probe, bấm vào vị trí cần đo sau đó nhấp chuột phải (hoặc nhấn Esc). Để đặt Difference Probe, bấm một lần để xác định vị trí đầu dò thứ nhất, sau đó bấm lần thứ hai để xác định vị trí đầu dò thứ hai. Khi Probe đã được xác định, kết quả đo sẽ được hiển thị trong bảng.

Bấm nút  để tạo hình ảnh của PCB tại vị trí Probe được bấm gần nhất. Hình ảnh sẽ hiển thị trong vùng Image Captures của bảng, được nhận diện bằng huy hiệu Probe. Di con trỏ lên ảnh chụp màn hình để hiển thị chi tiết của Probe (show image). 

Probes có thể đo điện áp hoặc dòng điện, dưới dạng giá trị tuyệt đối hoặc chênh lệch giữa hai vị trí. Di con trỏ lên hình để hiển thị một đầu dò dòng điện.

Chụp ảnh

Chức năng chụp ảnh trong bảng Power Analyzer by Keysight có thể được dùng để chụp ảnh màn hình đặc thù theo thiết kế của net đang chọn, sau đó có thể đưa vào báo cáo.

Để chụp ảnh một khu vực cụ thể của bo mạch, trước tiên hãy sắp xếp chế độ xem của bo mạch trong không gian thiết kế chính sao cho các phần tử bạn muốn đưa vào ảnh chụp đều đang hiển thị. Khi đã sẵn sàng, bấm nút   trong vùng Image Captures của bảng để chụp màn hình. Bạn có thể tiếp tục thay đổi góc nhìn của bo mạch và Add thêm nhiều ảnh hơn. Để xóa một ảnh, di con trỏ lên ảnh để hiện nút  , rồi bấm một lần để xóa.

Các Image Captures không được lưu kèm cùng dự án. Để lưu hình ảnh, hãy tạo Analysis Report.

Báo cáo phân tích

Để tạo báo cáo phân tích đầy đủ, bấm nút  ở đầu tài liệu analyzer. Báo cáo đầy đủ bao gồm một phần cho từng power net trong mạng, như minh họa ở hình bên dưới. 

Trong báo cáo, bấm vào một power net để xem báo cáo chi tiết của nó, bao gồm:

• Các thiết lập cấu hình toàn cục
• Layer Stackup của bo mạch
• Heatmap Current Density cho từng lớp tín hiệu
• Heatmap Voltage Drop cho từng lớp tín hiệu
• Chế độ xem cây của mạng nguồn, trong đó net được chọn sẽ được tô sáng.
• Chi tiết phân tích cho net được chọn bao gồm: Power Consumption; chi tiết Margin và kết quả Pass/Fail; bản tóm tắt chi tiết hiệu năng của tất cả Via trong net đó; tất cả Screen Captures do người dùng định nghĩa.

Yêu cầu cho tính năng tự nhận diện

Ngoài việc thêm power net thủ công, Power Analyzer by Keysight còn có khả năng nhận diện và thêm power net tự động, bao gồm cả nguồn và tải, giúp giảm thời gian cần thiết để định nghĩa cấu trúc nguồn.

Thiết lập Auto-Define

Trước khi bắt đầu tự nhận diện, trước hết bạn phải cấu hình các tham số của thuật toán để phù hợp với dự án của mình. Các tham số này được cấu hình trong phần Auto-Define Settings của phần Configuration trong cửa sổ tài liệu Power Analyzer by Keysight.

Các linh kiện không thuộc các tiêu chí auto-define này sẽ được xem như các tải thông thường. Bạn cũng có thể thêm các tham số có tên cho từng linh kiện schematic riêng lẻ, để định nghĩa loại và thuộc tính của linh kiện đó trong hệ thống nguồn. Các tham số này có thể được chỉ định như một phần của linh kiện khi nó được tạo, hoặc được thêm sau trong schematic.

Tham số cho linh kiện

Để được nhận diện chính xác, tất cả các linh kiện liên quan đến nguồn nên tuân theo các tiêu chí sau:

• Để tự động phát hiện một linh kiện Source, linh kiện đó phải có tham số tên là Component Type, với giá trị Source.

• Nếu không tìm thấy tham số này, việc tìm kiếm sẽ dựa trên Default Connectors Designators, được định nghĩa trong vùng Auto-Define Settings của phần Configuration trong tài liệu analyzer (*.pdnaK). Lưu ý rằng chỉ những đầu nối có kết nối nguồn mới được định nghĩa, trừ khi chúng được tham chiếu như một phần của net mở rộng.

• Các mô-đun điều chỉnh điện áp (VRM):
  • Bộ ổn áp tuyến tính phải có tham số tên là Component Type, với giá trị VRM.
  • Đối với bộ điều áp VRM kiểu SMPS, tham số Component Type phải có giá trị SMPS.
  • Nếu VRM bao gồm chức năng Sense, tham số Component Type phải có giá trị Sense.

• Nếu tham số không được định nghĩa, việc tìm kiếm sẽ dựa trên VRM Keywords được định nghĩa trong vùng Auto-Define Settings của phần Configuration trong tài liệu analyzer. Theo mặc định, các từ khóa này là: PWR, REG, Regulator, Voltage, Switch.

• Giá trị tiêu thụ của linh kiện (Load) phải được định nghĩa bằng một tham số tên là Current Consumption. Hãy chú ý đến ký hiệu phân cách phần thập phân được dùng trong giá trị, có thể là . hoặc , tùy theo thiết lập hệ thống.

Đồng bộ tham số

Tất cả tham số phải được đồng bộ giữa PCB và schematic. Có thể kiểm tra điều này bằng cách chọn một linh kiện trên PCB và xác nhận rằng các tham số phân tích nguồn có mặt trong tab Parameters của bảng Properties.

Đối với thiết kế

• Tất cả power net nên được định nghĩa:
  • bằng cách sử dụng đối tượng Power Port,
  • có cấu hình thuộc tính Power Net để net bao gồm Supply Net Parameter (như mô tả bên dưới),
  • hoặc được đặt tên sao cho tên của chúng được phát hiện bởi Name Mask (được định nghĩa trong vùng Auto-Define Settings của phần Configuration trong tài liệu analyzer).
• Để lấy giá trị điện áp bằng Name Mask, tên power net phải tuân theo định dạng *V* hoặc *.*V, trong đó * là một giá trị số, như minh họa trong hình bên dưới.

• Một cách khác để xác định giá trị điện áp cho power net là cấu hình thuộc tính Power Net, được định nghĩa trong bảng Properties cho bất kỳ dây dẫn nào trong net đó. Để bật thuộc tính này, trước tiên bạn đặt một Parameter Set Directive (Place » Directives » Parameter Set) trên net (di chuột lên hình bên dưới để hiển thị hình minh họa cho quy trình này). Kích thước, màu sắc và nhãn do người dùng tự xác định; chính sự hiện diện của directive này sẽ kích hoạt thuộc tính Power Net của net đó. Sau khi thêm directive, hãy chọn một dây dẫn trong net đó, bật thuộc tính Power Net, rồi cấu hình Voltage của net như minh họa bên dưới. 

• Các linh kiện mắc nối tiếp phải tuân theo các designator đã định nghĩa cho điện trở, cuộn cảm và các linh kiện nối tiếp tùy chỉnh (như được định nghĩa trong vùng Auto-Define Settings của phần Configuration trong tài liệu analyzer).

• VRM phải được kết nối với ít nhất hai power net.

Các lệnh của Power Analyzer

Các lệnh sau đây có sẵn từ menu chính của trình soạn thảo Power Analyzer.

Các giới hạn của Power Analyzer

Ở giai đoạn này, Power Analyzer by Keysight không hỗ trợ:

1. Điện áp âm.
2. Linh kiện nhúng (các linh kiện được đặt trên một lớp bên trong). Tìm hiểu thêm về Thiết kế PCB với Linh kiện Nhúng.