10.4 综合演练
下面以实例的形式演示信号完整性分析仪的功能，分别通过对原理图、PCB图的分析，完整地演示了电路分析的必要性。
1．打开工程文件
在源文件路径下打开“yuanwen jian\ch10\10.4\example\SI_demo\SI_Demo.PrjPCB”，双击打开项目文件“SI_demo.PrjPcb”，采用同样的方法，双击打开“SI_demo.SchDoc”原理图文件，如图10-2所示，进入原理图编辑环境，观察到图中有U2和U3两个IC器件。
图10-2 打开原理图文件
2．为器件指定IBIS模型
技巧与提示——模型添加
1）双击器件U2，弹出元件属性编辑对话框，如图10-3所示。
图10-3 元件属性编辑对话框
2）单击“Add”（添加）按钮右边的下拉按钮，选择“Signal Integrity”（信号完整性分析）命令，为器件U2指定SI仿真用的IBIS模型。弹出“Signal Integrity Model”（信号完整性分析模型）对话框，如图10-4所示。
图10-4 “Signal Integrity Model”（信号完整性分析模型）对话框
3）单击“Import IBIS”（导入IBIS模型）按钮，打开“打开IBIS文件”对话框，选择U2对应的IBIS模型文件“5107_lmi.ibs”，如图10-5所示。（本例中U2的IBIS模型文件保存在“SI_demo”文件夹中）
图10-5 “打开IBIS文件”对话框
4）单击“打开”按钮，弹出“IBIS转换器”对话框，如图10-6所示，单击“确定”按钮，弹出“Information”对话框，如图10-7、图10-8所示。单击“OK”按钮，U2的模型设置完成，模型添加结果如图10-9所示。
图10-6 “IBIS转换器”对话框
图10-7 信息对话框1
图10-8 信息对话框2
图10-9 U2元件属性编辑对话框
采用同样的方法，双击器件U3，为U3指定IBIS模型“edd2516akta01.ibs”，模型添加结果如图10-10所示。
图10-10 U3元件属性编辑对话框
3．设置网络规则
1）选择“放置”→“指示”→“覆盖区”命令，放置一个方框，框住网络名称为LMID00-LMID15的16位数据总线。
2）选择“放置”→“指示”→“PCB布局”命令，放置一个PCB布局规则符号，置于覆盖区方框的边界上，如图10-11所示。
图10-11 放置PCB布局
3）双击PCB布局符号，弹出“参数”对话框，如图10-12所示，编辑规则的属性。
图10-12 “参数”对话框
4）单击“添加规则”按钮，弹出“参数属性”对话框，如图10-13所示。
图10-13 “参数属性”对话框
5）单击“编辑规则值”按钮，弹出“选择设计规则类型”对话框，如图10-14所示。
图10-14 “选择设计规则类型”对话框
6）在“Signal Integrity（信号完整性）”选项组下选择“Overshoot-Rising Edge”（越过上升沿），单击“确定”按钮，弹出PCB编辑对话框，设置最大值为300m，如图10-15所示。即为LMID00-LMID15这16根信号线添加了一条规则：上升沿小于300mV。
图10-15 PCB编辑对话框
7）单击“确定”按钮，返回“参数”对话框，如图10-16所示，显示添加的规则。
图10-16 “参数”对话框
8）在对话框中按照同样的方法添加类似的规则，对上升沿undershoot、下降沿overshoot或undershoot等进行约束，这里不再赘述。完成设置后，单击“确定”按钮，退出对话框。
4．进入预仿真
1）选择“工具”→“信号完整性”命令，弹出“信号完整性”对话框，进入SI仿真，如图10-17所示。
图10-17 “信号完整性”对话框
知识链接——信号完整性
2）单击左下角的“菜单”按钮，弹出快捷菜单，如图10-18所示，选择“Setup Options”（设置选项）命令，弹出“SI设置选项”对话框，可以修改预先设置的PCB条件。
3）打开“走线设置”选项卡，修改“布线阻抗”为50Ω，假定“Average Track Length”（平均线长）为1000mil，如图10-19所示。
图10-18 快捷菜单
图10-19 “走线设置”选项卡
4）打开“供电网络”选项卡，勾选设置的3个参数对应的复选框，如图10-20所示。
图10-20 “供电网络”选项卡
5）打开“激励信号”选项卡，参数设置如图10-21所示。
图10-21 “激励信号”选项卡(https://www.daowen.com)
6）设置完成后，单击“设计分析”按钮，在“信号完整性”对话框中显示新的设置条件，在快速扫描仿真结果显示栏中，所有信号均满足设置的PCB Rule规则（Status为Passed），如图10-22所示。
图10-22 修改设定条件
电路指南——观察信号
5．设计空间探索
1）返回原理图文件“SI_demo.SchDoc”，在窗口下方打开“信号完整性”对话框，按照上面的步骤打开“SI设置选项”对话框，打开“走线设置”选项卡，改变“Average Track Length”（平均线长），观察不同线长情况下信号的变化。
2）将线长改为10000mil，在快速扫描仿真结果显示栏中，所有信号均不满足设置的PCB Rule规则（Status为Failed），如图10-25所示。
图10-25 “信号完整性”对话框
3）线长改为5000mil，设置条件如图10-26所示。
图10-26 “信号完整性”对话框
4）线长改为3000mil，所有信号均满足设置的PCB Rule规则（Status为Passed），设置条件如图10-27所示。
图10-27 “信号完整性”对话框
由此可以推断，3000mil以内的线长是通过的、安全的，因此可以在PCB设计时通过定义PCB规则来约束LMID00-LMID15这组总线的长度不超过3000mil。
6．PCB布线后的仿真验证
电路指南——PCB仿真
1）在左侧“Project（工程）”面板中工程文件“SI_demo.PrjPcb”上右击，在弹出的快捷菜单中选择“添加现有的文件到工程”命令，将“SI_demo.PcbDoc”文件加入项目模型树中。
2）双击打开“SI_demo.PcbDoc”文件，首先对PCB的叠层设置进行确认。选择菜单栏中的“设计”→“层叠管理”命令，弹出“层堆栈管理器”对话框，如图10-28所示。
图10-28 “层堆栈管理器”对话框
3）双击层名称“Core（48.44mil）”，弹出“电介质工具”对话框，修改该层的厚度与介电常数，如图10-29所示。
技巧与提示——层叠管理
选择“工具”→“信号完整性”命令，打开“信号完整性”对话框，进入SI快速扫描，如图10-30所示。
图10-29 “电介质工具”对话框
图10-30 “信号完整性”对话框
电路指南——导线布置
1）在选中的信号LMID15上右击，弹出的快捷菜单，如图10-31所示，选择“Preferences”（特性）命令，弹出“信号完整性参数选项”对话框。
2）打开“配置”选项卡，设置总的时间为“50n”，时间步长为“10n”，如图10-32所示，单击“确定”按钮，完成设置。
图10-31 快捷菜单
图10-32 “信号完整性参数选项”对话框
3）双击信号LMID15，添加到右侧的“网络”窗口，单击“Reflection”（显示）按钮，生成的波形如图10-33所示。
图10-33 波形显示
知识链接——放置元件命令
7．虚拟端接优化
电路指南——导线布置
1）返回PCB编辑环境，打开“信号完整性”对话框，将信号LMID15添加到“网络”窗口，勾选“Serial Res”（串阻补偿）复选框，取消“扫描步长”复选框的勾选，将最适值设为33，如图10-34所示。
图10-34 “信号完整性”对话框
2）单击“Reflection”（显示）按钮，生成图10-35所示的端接前后的波形比对，其中绿色波形为Receiver端优化后的波形，确定此时的Overshoot已经远远低于设定阈值，优化后的设计满足要求。
图10-35 生成波形
8．参数扫描
电路指南——参数扫描
1）在“信号完整性”对话框中勾选“扫描步长”复选框，设置扫描步长为10，设置扫描的最小值和最大值分别为10Ω和60Ω，如图10-36所示。
图10-36 “信号完整性”对话框
2）单击“Reflection”（显示）按钮，生成图10-37所示的波形图，选取从10Ω到60Ω的10个间距值进行扫描，得到一组曲线。
图10-37 生成波形图
3）分别单击单个曲线右侧的名称进行观察，在两组图中选择最佳方案：LMD15_U3.65_SerR_4，结果如图10-38所示。
图10-38 图形分析结果
