之前介绍了prlcg求解器,见仿真实例010:提取局部电感电阻(2020版新功能)。本期分享一篇关于cst的ic封装线的寄生参数提取的具体应用案例。同时也借用这个例子,看一下如何拆分等效电路模型。
step0 导入模型
我们会介绍如何提取bga到die的寄生参数,如下图所示:
我们会用prlcg求解器来提取下图虚线出的寄生参数,从bga->routing->bond wire。
step1 设置材料,频率范围和边界条件
所有的材料无论金属还是介质都需要设置成normal,并设置相应的电导率,如下图所示:
本例中我们仿真到100mhz,如下图所示:
边界条件目前支持电壁和磁壁两种。如果没有设置rlc ground的情况下,电壁上的电势为零,而磁壁则代表平均电势为零。如果设置了rlc ground,则rlc ground的电势为0。边界条件的大小以及类型都会影响到仿真结果,所以需要特别搞清需要的物理含义和状态。本例中的边界如下图所示:
step2 设置node
这一步相当于设置端口,本例中我们想要了解每一段走线的寄生参数,可以沿着走线设置多个node。
首先,先设置gndnode,通过pick face选中参考地的面并设置为rlc ground,这里的地必须是pec。
接着设置rounting和bondwire上的node,选中一个面,再选择rlc node,如下图所示:
这样如下图,设置了8个node,1#是bga的进口,2#是rounting线的入口,3#是bondwire的入口,4#是到达die的位置,5#到8#也是同样的情况,如下图所示:
这样,最终的nodes如下图所示:
比如这里有两条平行的线,通过设置多个node可以就可以分开计算并得到独立的rlcg寄生参数,比如走线本身的自感,电阻。平行走线之间的电容,走线和走线之间的互感和互容等,但实际的spice模型我们只需要1#4#5#8#,四个对外的引脚,我们可以仅仅对那四个node设置terminal,如下图所示:
step3 设置求解器开始仿真
这里我们把那些node都创建成一对对的pair,总共这里是6对,并勾选上计算宽带以及寄生电容,选择需要生成spice模型的频率,本例中设置了一个50mhz的点,如下图所示:
rlcg生成的spice都是单独频点的结果,这里我们可以在分号后加若干个频点,会生成多个spice文件。如果要得到宽带的spice需要用s参数加idem工具进行转换,见仿真实例006:用idemwork提取宽带宏模型(上)仿真实例007:用idemwork提取宽带宏模型(下)。
step4 仿真结果分析
仿真完成后会得到几组rlc的结果如下图所示:
我们可以根据下图来分析一下这些结果的拓扑和含义。
本例中设置了6对pairs,那些pairs分别都有自身的电阻r1-r6和电感l1-l6,同时每个节点都有电容值c11-c88,这里的电容是8个节点对于电势为0处的结果。同时还有金属对之间的互容。这在本例中生成的50mhz的spice模型中都反应了出来,如下图:
对于这里提供的节点电容补充一句,如果要计算整个线的对地电容,则需要把c1,c2,c3,c4加起来。而要计算两条线之间的电容则是需要把c48,c37,c26, c16以及更多的交叉电容都加起来。更多可参考cst帮助文档对于电容矩阵的解释,如下图:
上面两段看不懂也没关系,自动生成的spice文件是包含了拓扑结构里的所有寄生信息了,直接用即可。
当然如果不设置pairs,cst的prlc求解器也可以直接得到自容和互容而不是上图中的节点电容。后面还会再单独介绍计算电容的方法,敬请期待。谢谢观赏。
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