Allegro PCB SI PCB信号完整性分析系统

Allegro PCB SI -XL为高速数字PCB板和系统的电气设计工程师提供的一个集成的设计和分析环境，它可以探索和解决在设计各个环节中存在的与电气性能相关的问题。通过对时序、信噪、串扰、电源地构造和电磁兼容等多方面因素进行探索和折中，设计工程师可以在将设计递交到生产之前充分优化设计的电气性能和可靠性。它既可以对单个板进行，又可以对多块PCB板构成的系统进行。

它可以直接读、写Cadence的Allegro PCB格式的Brd文件，与Allegro PCB 设计流程完全集成。设计工程师可以在设计的各个阶段进行高速性能的分析，如在PCB板部分布局或完全布局的情况下，在PCB板部分布线或完全布线的情况下，甚至在没有网表或PCB数据的情况下均可进行分析。Allegro PCB SI -XL 不需数据转换，直接对PCB数据操作的特点，以及它能够产生约束条件来驱动布局，布线功能，可以确保高速PCB设计中电气性能的约束能快速、精确地实现。

Allegro PCB SI 共包括五个主要的组成部分： . Floorplanner/editor——布局规划编辑器 . SigXplorer ——SigXplorer拓扑结构研发环境 . SigNoise——SigNoise信噪分析子系统

. SPECCTRA Autorouter——SPECCTRA 专家级自动布线器 . EMControl ——电磁兼容设计规则检查工具

以下详述这五个组成部分的功能： a) Floorplanner/editor 布局规划编辑器

Allegro PCB SI Floorplanner/editor 布局规划编辑器以图形化方式显示PCB板数据,方便用户阅读、分析和修改PCB数据。设计者可以快速、方便地评判不同的布局策略对设计性能的影响。设计工程师可以按计划好的电气约束去试布线，以便在将这些约束规则传递给PCB布局布线工程师之前，能保证这些高速PCB设计规则的执行状态。“时序表格”实时显示移动元件布局时带来的时序和信号完整性方面的影响。通过综合考虑总线工作速度，元件时序参数以及信号完整性分析，Allegro PCB SI 的“时序表格”实时显示系统级的时序要求是否达到了。 b) SigXplorer拓扑结构研发环境

SigXplorer是一个把物理的互连线结构以图形化的电气表达方式显示出来的环境，它可以用来研究，分析和定义互连线的拓扑结构，从电气特性的角度去研究不同的布局、布线策略，最终得到一组完善的设计规则。SigXplorer可以在布线前或布线后来提取出线网的电气表达方式，从而可以对线网结构进行编辑和分析。

SigXplorer 在同一个窗口里显示线网的电气模型和相应的分析结果。窗口的上半部分显示线网模型，下半部分包含一系列的表格。如：显示参数的表格，控制分析类型的表格，控制测量内容的表格以及显示分析结果的的表格。

一旦相应的电气设计规则被确定，SigXplorer可以让设计工程师将这些约束条件嵌入到PCB板数据中，驱动物理的布局，布线过程。

SigXpolrer 在Allegro PCB SI 高速设计流程共提供以下三方面不同的功能：

1) 对布线前的拓扑结构研究及可行性方案分析， SigXplorer 提供“What-if”试验分 析，可以测量不同的布线策略，元件参数以及设计容差的影响；提供参数扫描分析，可以模拟电路在一个很宽的工作条件下表现，从而为最终设计定义出一组优化的设计约束条件。

2) 针对拓扑样板驱动方式， SigXpolrer 以图形化方式来定义布线策略， 并将其嵌入到PCB数据中。 SigXplorer以图形化方式定义的布线策略可以包括：管脚顺序，T形分叉的位置，匹配电阻的位置以及线网中其它的分立器件等。高速布线的规则包括有：物理或电气的长度，目标特征阻抗，物理或电气的长度匹配，孤立端长度（stub lengths）、电磁兼容以及其它一些高速规则，所有这些规则均可以拓扑样板的方式来

存储。这样拓扑样板，嵌入到PCB设计中具有同样电气要求的所有线网中。采用这种方式，单一的拓扑样板可以快速而简便地约束一个设计中全部的总线。

3) 针对布线后的分析，SigXplorer 根据以完成的布线，提取出一个详细的电气连接图，包括有走线在各层上的特性模型，过孔的模型和走线的实际长度等。由于SigXplorer 以图形化，电气描述的方式来表示布线后的分析模型，使工程师能快速找到引起意外问题的原因。SigXplorer 允许工程师直接编辑布线后的线网模型并重新分析，从而迅速了解不同策略影响。一旦正确的修改策略决定下来，设计师可以根据这个经验去真正修改PCB数据。 c) Sig Noise信噪分析子系统

SigNoise是Cadence对信噪，串扰和电磁兼容进行分析的工具。SigNoise包括了TLsim传输线分析器，SigWave波形显示器，DML模型描述语言，其到格式模型到DML模型的转换器以及库模型编辑/管理子系统。SigNoise与Allegro PCB SI -XL floorplanner, SigXplorer,Allegro expert集成，对各种互连线进行分析。 TLsim传输线分析器是基于SPICE的分析器，它结合传统了SPICE结构模型精确和行为级分析速度快的优点。TLsim包括了一种IBIS风格的行为驱动元件，可以用V-I和V-T数据来描述I/O端口的行为。Tlsim中同时还包含了一个有损耦和的，频率相关的传输线模型，可以将PCB板上频率高达30GHZ的走线特性精确地描述出来。 SigWave波形显示器可以用多种格式显示分析结果。示波器模式可以控制每一个波形显示的打开或关闭，提供标尺做屏幕在线测量，允许用户给每个波形加注释。逻辑分析仪模式把每一个波形分开独立显示，可以方便地观察总线数据变化和逻辑翻转。频谱方式用几种不同的FFT变换技术显示信号在频域下的特性，眼图模式允许用户交互地选定信号的周期和起始偏移来观察一个很长分析序列中，信号的表现模式。Sig Wave的波形数据可以直接接受许多不同的标准测试设备的格式，也可以读入其它一些流行的信号完整性分析工具的输出波形。 d) SPECCTRA专家级自动布线器

Allegro PCB SI 的 SI Expert 中集成了SPECCTRA专家级自动布线器，以便测试关键信号线的布线是否与电气约束规则相符。SPECCTRA以后台进程的方式运行，布线的结果直接显示在Allegro PCB SI 的floorplanner窗口中。有经验的用户也可以进入SPECCTRA图形化的用户界面窗口，交互或自动地进行布线。

e) EMControl

EMControl 可以完成差模（differential-model）电磁兼容分析并可在Allegro PCB SI 设计环境提供电磁兼容设计规则检查。EMControl在SigXplorer和Allegro PCB SI 中提供远场的差模电磁辐射限制，帮助用户发现容易引起电磁兼容问题的线网，同时找到一种将电磁辐射控制在可接受水平之内的策略。近场电磁兼容分析包含在Allegro PCB SI floorplanner中，可计算PCB板表面辐射的电磁辐射能量。通过分析近场电磁兼容模式，设计师可以发现那些走线产生的电磁辐射能量最大，相应地进行调整。 EMControl还提供基于专家设计经验的，针对共模电磁兼容问题进行规则检查的功能。 EMControl规则检查根据一系列成功的设计经验来完成，可以克服传统的手工检查容易带来的错误。EMControl可以高亮标注潜在的问题区域，并自动放大，平移到该出错区域，帮助工程师发现问题，并同时提出解决问题的建议。