PDNアナライザーパネルを使用したPDN分析

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概要

PDN Analyzer パネルは、Altium PDN Analyzer powered by CST^®（Computer Simulation Technology）電力供給ネットワーク（PDN）分析ツールのユーザーインターフェースを提供します。これはAltium Designer用のAltium Extensionアプリケーションとして利用可能です。この高度に設定可能なツールは、電気的および物理的特性に基づいてボード設計のDC性能を分析し、設計ソフトウェアに直接統合されているおかげで、PCBエディター内でリアルタイムのネットワーク電力完全性結果を2Dおよび3Dビューモードの両方を使用して表示します。

► DCシミュレーションツールとその原理の概要については、PDN Analyzerページをご覧ください。
► ツールの使用方法については、PDN Analyzer例題ガイドをご覧ください。

パネルアクセス

PCBプロジェクトの設計文書がアクティブな場合、メインメニューからTools » PDN Analyzerを選択して、PDNアナライザーパネルを開きます。

► インストールとライセンスに関する情報を参照してください。

レイアウトモード

ドッキング可能なPDN Analyzerパネルは、ソフトウェアのPCBエディターと併用することで最も効果的です。これにより、分析実行の視覚的な結果を設計の銅レイアウトで直ちに確認できます。フローティング（ドッキングされていない）モードでは、パネルを第二のモニターに移動してPCBエディターへの視覚的アクセスを維持することができます。また、パネルをメインデザイン画面に垂直/水平にドッキングして、PCBエディターと画面を共有することもできます。

後者の場合、パネルは主要な設定ペインを別のタブオプション(Config)に移動するコンパクトインターフェースモードを提供します。このモードに切り替えるには、設定ペイン/タブのボタンのドロップダウンメニューからCompact Layoutオプションを選択します。

コンパクトレイアウトモードでは、設定ペインがタブアクセスに変更され、PCBエディターの画面スペースを節約します。

構成

構成ペイン（またはConfigタブ）は、シミュレーションネットワーク制御に特化しており、現在選択されている電力ネットワークのインタラクティブなグラフィック表現を提供します。

シミュレーションとネットワーク管理

構成ペイン/タブの左側のセクションは、シミュレーションファイルの管理に使用され、シミュレーションにロードされた電力ネットワークの階層的なビューを提供します。完全なネットワーク構造または個々の電力ネットワークを選択できます。このセクションのオプションには以下が含まれます：

• ドロップダウンメニュー。

   

  • New Simulation – 単一の電源/グラウンドネットワークに基づいた新しいPDNシミュレーションを開始します。

  • Open – 以前に保存された、または例示的なシミュレーション設定ファイル（*.pdna）を開きます。

  • Save – アクティブなシミュレーション設定を現在の名前でディスクに保存します。

  • Save As – アクティブなシミュレーション設定を希望の名前でディスクに保存します。

  • Explore – アクティブなシミュレーションの場所でWindowsファイルブラウザを開きます。

  • Explore Samples – インストール時の例示プロジェクト（zipアーカイブとして保存）の場所でWindowsファイルブラウザを開きます。このプロジェクトを便利な場所に解凍してください。プロジェクトには、銅の温度を特定したPDN Analyzer設定ファイルのセットも含まれています；25°C（標準）、100°C、175°C。

  • Compact layout – 上記の代替画面モード。

• Right click options – トップレベルのシミュレーション名を右クリックすることでアクセスします。

   

  • Import (1.x) – 以前のバージョン1.xxから保存されたシミュレーション設定（*.pidc_config）を読み込みます。

  • New Network – 現在のシミュレーション設定内に新しい基本レベルのネットワークを作成します。

  • Remove – 選択したシミュレーションをアンロードします。

  • Delete – シミュレーションから選択したネットワークを削除します（個々のネットワーク名に対する右クリックオプションとして利用可能）。

  • Clear Results – 電力ネットワーク分析の結果をリセットします。これには、以前のシミュレーション実行からキャッシュされたものも含まれます。

  • Revert – 最後のシミュレーション分析結果とその対応する設定を復元します。

  • Save – アクティブなシミュレーション設定を現在の名前でディスクに保存します（*.pdna）。

  • Save As – アクティブなシミュレーション設定を希望の名前でディスクに保存します。

  • Copy – 選択したネットワークシミュレーションを複製します。

  • Explore – 現在のシミュレーションの/PDNAnalyzer_OutputフォルダをWindowsファイルブラウザで開きます。これには、最も最近に実行されたシミュレーションの詳細なイベントログファイル（PDNAnalyzer.log）も含まれています。

  • Settings – 現在のシミュレーション設定の設定ダイアログを開きます。設定はエクスポート/インポート（*.pdna.settings）され、デフォルトにリセットすることができます。
    
    ダイアログには以下が含まれます：

     

    • Simulationタブ – 物理ボードの銅の金属導電率設定と層接続Viasの壁厚を指定します。

    • Limits タブ – シミュレーションによって検出される銅層と2種類のViasの最大電流密度制限を指定します。

    • Miscタブ – 適用される電流密度単位とデータ平滑化（ノイズフィルタリング）、および設計のゼロ電圧基準を確立するために使用される電圧オフセットスキームなどのシミュレーションパラメータを設定します。

• ボタンは、PDN Analyzerが最初に呼び出されたときにも開かれるPDN Analyzer DC Net Identificationダイアログを開きます。システムは現在のPCB設計内の適切なDC電源ネットを自動的に検出しようとします。
  
  DCネットとそれらの公称電圧レベルを正しく識別するためにダイアログオプションを使用します。

  • Qualifiers – 必要に応じてクオリファイアフィルターを選択解除して、設計のDCネットを正しく特定します。フィルターは接続数と共通電源ネットワークの用語に基づいています。

  • Potential DC Nets – 設計で特定された電力ネットの表形式リスト。DC電力解析に必要な項目をEnable allおよび/またはHide rejectedオプションを使用してリストに追加してください。

     

    • Name – ボード設計のネットデータから抽出されたネット名。関連する検索フィールドを使用して、入力されたキーワードでリストをフィルタリングしてください。

    • Nominal Voltage – 解析の基本データとして適切な電圧を電源ネットに入力してください。

    • Select – PDNシミュレーションで登録（識別）されるネットを指定するためにチェックボックスを使用してください。

    • Reject/Add Selected – 現Currently Identified DC Netsリストにどのネットが表示されるかを管理するために、[追加]と[削除]ボタンを使用してください。

  • Currently Identified DC Nets – Potential DC Netsリストから生成された、PDNシミュレーションで利用可能な電源ネットの表形式リスト。

     

    • Select – ボタンによって特定されたネットリストから潜在的なネットリストに戻されるネットを選択するためにチェックボックスを使用してください。

•   ボタンは、電力ネットワークシミュレーションと分析ルーチンを呼び出します。このボタンは、電力ネットワークとその関連データが完全に設定されているときに有効になります。これは、電力ネットワーク図グラフィック内のGround、Power、Source、Loadラベルに関連付けられたチェックアイコンによって示されます。

電力ネットワーク図

設定ペインのメインボディは、シミュレーションのネットワークツリー（左側）で選択された電力ネットワーク構造のインタラクティブなグラフィック表現を提供します。トップレベルのシミュレーション名が選択されると、グラフィックはサブ電力ネットワークの全体的な接続性を示します - サブネットワークのグラフィック要素をダブルクリックすると、そのサブネットワークが開きます。インタラクティブグラフィックはまた、右クリックオプションを使用するか、グラフィック要素をダブルクリックすることによって、PCB設計のネットデータと接続性から電力ネットワークを構築するためにも使用されます。

設定グラフィックまたはその要素のいずれかを右クリックすると、次のオプションにアクセスできます：

• New Network – 現在のシミュレーション内で新しい基本レベルのネット（電源と接地ネット）を作成してください。

• Edit Net – ネットワーク要素をダブルクリックすることでアクセスできる「ネットワークの選択」ダイアログで、電力ネットワークの設定を指定します。このダイアログには、シミュレーションで使用可能なネットの選択リスト（ボタンから開かれたPDN Analyzer Net Identificationダイアログで定義されたもの）と、リストを制約するために使用できるいくつかのフィルタオプションが含まれています。
  

• Extend Net – 選択したネットにシリーズ要素を介して別のネットを追加するために使用します。追加のネットはChoose Net ダイアログで選択され、挿入されたシリーズデバイスはその要素をダブルクリックしてDevice Properties ダイアログにアクセスして設定されます。詳細については、シリーズ要素を介したネットワークの拡張を参照してください。

• Add Source – 指定された電源/グラウンドネットのペアの間に、電圧または電圧レギュレータモデル（VRM）のソースデバイスを追加するには、Device Propertiesダイアログで行います。このダイアログは既存のソース要素をダブルクリックすることでも利用できます。VRMの操作方法の詳細については、電圧レギュレータモデルの含め方を参照してください。

• Add Load – 指定された電源/グラウンドネットのペア間に、Device Propertiesダイアログを介して抵抗器、電流シンク、または電圧レギュレータモデル（VRM）の負荷デバイスを追加します。このダイアログは既存の負荷要素をダブルクリックすることでも利用できます。

• Delete – シミュレーションから電源ネットを削除してください。ネットワークには最低でも1つの電源ネットと1つのグラウンドネットが含まれている必要があります。

• Settings – 上記のようにSettingsダイアログを開きます。

デバイスプロパティダイアログは、既存のデバイス要素（負荷、電源など）を追加または編集する際に使用され、デバイスのタイプ、接続性、およびパラメータを指定するための設定が提供されます。

ダイアログで利用可能な設定オプションは、配置または編集されるデバイス要素の機能によって異なりますが、一般的には以下の通りです：

• Device Type – 利用可能なオプションは要素のタイプ（ソース、負荷など）によって決まるため、デバイスのタイプを選択するためにドロップダウンメニューを使用してください。

• Set Connectivity – 利用可能なネットとノードからデバイスのTerminal接続を選択するために、リストのNetとRefdesのドロップダウンオプションを使用します。端子は、Schematicシミュレーションモデルのグラフィックで示されている通りです。ネット接続のPinsは、指定されたノードのネット接続に基づいて自動的に割り当てられます。u

• Filter – 使用可能なNetオプションを制約するために、List DC Nets Onlyオプションを使用し、相互接続されたデバイスのピンを結合するためにGroup Pins by Nameオプションを使用します。後者が無効になっている場合、個々のピンはPinsフィールドをクリックして表示されるSelectチェックボックスを使用して必要に応じて選択/非選択できます。詳細については、負荷との作業のLCDの例を参照してください。

• Set Parameters – 利用可能なパラメータオプションは、配置される（または編集される）デバイスの種類によって異なりますが、一般的には電圧源の出力電圧や内部抵抗、電流シンクの負荷電流、または抵抗負荷の抵抗値など、基本的な特性を定義します。

• Limits – シミュレーションが実行される際に、装置の電圧、電流、または電力の制限が違反を引き起こすことがあります。違反は、問題の要素のグラフィックの周りに点線の赤い境界線とネットワーク名に関連付けられた赤いアイコンで示されます：例については電流密度制限違反またはその他の違反を参照してください。

メッセージタブ

Messagesタブには、最も最近に実行されたPDN分析のシミュレーションイベントが順番にリストされており、遭遇した任意の違反も含まれます。シミュレーション実行が失敗した場合、問題を要約したイベントエントリがリストに含まれます。シミュレーション実行の詳細については、設定のExploreオプション経由で利用可能なPDN_Analyser.logファイルを参照してください。

ビジュアルタブ

PDNアナライザーインターフェースのVisualタブは、PCBエディターでの電力ネットワーク分析データの表示方法を高度に制御することができます。これにより、PCBレイアウトレンダリングに含まれる情報の種類、結果データのスケーリング、関心点がどのように、または強調表示されるかどうか、およびどの情報がエクスポートされるかを指定できます。PCBエディターでレンダリングされたレイアウトは、PDNアナライザーのConfigurationネットワーク階層で現在選択されている電力ネットワークに適用されます。

ビジュアルタブのデフォルト設定を使用して、PCBレイアウト表示の設定を開始します。これらは、2Dモードで全ての電源レールネットワークを通じて色で段階的に変化する電圧プロファイルを表示するように設定されています - 純粋な分析結果を見るためにOverlayオプションの選択を解除します。ビジュアルタブでの設定変更は、PCBレンダリングに即座に反映されます。

ビジュアルタブのオプションには以下が含まれます：

• Voltage – ボタンを選択して、有効な全ネットワークにわたる電圧プロファイルをボルト単位または全体のパーセンテージ範囲で表示します（Color Scaleを参照）。

• Current Density – ボタンを選択して、有効な全ネットワークにわたる電流密度プロファイルを面積あたりのアンペア単位または全体のパーセンテージ範囲で表示します（Color Scaleを参照）。

• Current Direction – Show Arrowsオプションをチェックして、レンダリングされたPCBレイアウトに電流方向/分布指示矢印をオーバーレイします。Noise Suppressionオプションを選択して、よりすっきりとした視覚結果のためにデータ平滑化を適用します。

• Probe – ボタンを選択して、Probeダイアログを開き、レンダリングされたレイアウト内の2つのデータ位置を対話的に選択し、その数値を比較します。データプローブで詳細を確認してください。

• Image Capture – ボタンを選択して、Manage Image Captureダイアログを開き、現在のPCBレンダリングをキャプチャして保存します。画像はプロジェクトシミュレーションの/HTMLReport/ImagesCacheフォルダに保存され、後でレポートに含めることができます。分析レポートで詳細を確認してください。

• Peak Values – Highlight Peak Valuesオプションを選択して、現在選択されているネットとレイヤー内の最大または最小（Filterオプションによる）値を視覚的にマークしてハイライト表示します。Scopeオプションを使用して検出エリアを指定し、Locateボタンでピーク値ポイントを視覚的にハイライトし、データポイント矢印（ ）を使用して隣接する一連の値をステップスルーします。電力完全性の問題を特定するで例を確認してください。

• Voltage Contour – Sliderオプションを選択して、その等高線での電圧レベルを表す破線オーバーレイを有効にします。検出されたレベルはスライダー位置によって設定され、関連する表示オプションによって電圧またはパーセント値として決定されます。Specific Pointsオプションを選択して、指定されたパーセンテージポイントごとに電圧等高線を有効にします。 をクリックしてSpecific Points値をデフォルトに設定し、 ボタンを押して、有効な全ての電圧等高線を更新/ハイライト表示します。電圧等高線で詳細を確認してください。

• Net – レンダリングされたPCB分析結果に表示したいネットを選択します。ネットは利用可能な電源ネットワーク別にグループ化されています。

• Layer – レンダリングされたPCB分析結果に表示したいボードレイヤーを選択します。3Dビューモードの場合、ビアも選択可能です。

• Views – および ボタンを使用して、PCBエディターの2D/3Dモード間でレンダリング表示を切り替え、Overlayオプションを有効/無効にしてエディターの標準PCB表示ビューを切り替え、 ボタンを押してレンダリング表示を標準ビューに戻します。表示制御とオプションで詳細を確認してください。

• Color Scale –Autoオプションを設定して、レンダリングされたカラーグラデーションを全体のパーセンテージ範囲（Per Rail）または完全な電圧範囲データ（Displayed）に対応するグラデーションとして表示します。後者は、単一のネットが表示されている場合に最適です。表示される範囲をManualモードでオーバーライドして、MinおよびMaxフィールドに入力された電圧値に設定します。詳細については、PCBエディタのビジュアルレンダリングを参照してください。

• Report – HTMLベースのPDN分析レポートを設定して生成するには、HTML Reportダイアログでボタンをクリックしてください。詳細については、分析レポートを参照してください。click the  button to configure and generate an HTML-based PDN Analysis report via the HTML Report dialog. See Analysis Report for more information.

ピンタブ

Pinsタブでは、設定された電源ネットワークに接続されている設計内のすべてのコンポーネントピンのリストが表示されます。各コンポーネントピンエントリには、その番号、接続されたネット、および最後のシミュレーション実行からのVoltageおよびCurrent値の結果が含まれます。列のヘッダーをクリックして、その名前でリストを順序付けし、もう一度クリックして順序を逆にします。

エントリをダブルクリックすると、そのピンにPCBエディタでクロスプローブします。レンダリングされたビューでピン（パッド）接続が見えない場合は、接続されているLayerと電源NetがConfigurationペイン/タブで有効になっていることを確認してください。

ピンタブのリストは、コンポーネントの参照順に並べられています。画像上にカーソルを合わせると、ピンの電流順に並べ替えられます。

ビアタブ

Vias タブは、設定された電源ネットワークに接続されているPCBビアのリストを表示します。各ビアエントリには、接続されたネット、位置座標、レイヤーペア、および最後のシミュレーション実行からのVoltage、CurrentおよびCurrent Densityの値結果が含まれます。リストをその名前で順序付けるには、列のヘッダーをクリックし、再度クリックして順序を逆にします。

エントリをダブルクリックすると、そのビアにPCBエディタでクロスプローブします。レンダリングされたビューでビアが見えない場合は、ViaがLayerリスト（3Dビューで利用可能）でチェックされ、その接続された電源NetがConfigurationペイン/タブで有効になっていることを確認してください。

ネット接続順に並べられたビアタブのリスト – 画像上にカーソルを置くと – 電流密度順に並び替えられます。

電力ネットワークタブ

シミュレーション設定内の利用可能な電力ネットワークごとにタブビューが用意されています。表示されるネットワークタブは、Configurationペイン/タブでの電力ネットワーク選択によって決定されます。ネットワーク名でラベル付けされた電力ネットワークタブは、その電力ネットワークに適用されるグループ化されたシミュレーション結果と計算データの包括的なリストを提供します。ネットワーク電力消費の概要も含まれています。

リスト内のデータグループは、電力ネットワーク内のデバイス（電源、負荷、直列要素）に適用され、各デバイスにはPerformance SummaryとPin Voltage/Current Detailsのデータエントリが含まれています。デバイスに関する詳細とともに、データグループは重要な電圧と電流の値を提示し、Performance summaryの場合は、Device Propertiesダイアログで指定されたデバイスの限界に関連する計算された安全余裕を計算します。