實例分享 I Sigrity電容模型應用與管理指導
在進行AC阻抗分析、去耦電容方案優化、同步開關噪聲（SSN）分析等電源完整性仿真或兼顧電源影響的信號完整性仿真中，需要設置各種電容型號的模型，模型種類一般包括只有一個容值的理想電容模型、包含RLC寄生參數值的一階SPICE模型、更復雜的多階SPICE模型以及寬帶S參數模型，模型的精確性依次升高。在進行仿真前，需要盡可能地找到與仿真電源、電路相關的所有電容型號模型，才能得到一個更具參考價值的仿真結果。
理想電容模型是最容易定義的一種模型，只要知道設計容值即可，但該種模型并不能準確描述電容的寬帶行為，表現不出諧振特性，仿真結果不具備很好的參考價值；一階SPICE模型常常在找不到多階SPICE模型和S參數模型時使用，很多公司有各種不同容值不同封裝大小電容的RLC參數表，可以根據查表估算模擬；多階SPICE和S參數模型往往是電容廠商提供，可以到他們的官網搜索對應型號下載。一些公司也會制作電容測量系統自己得到S參數模型，這種方式雖然成本很高，但像一些國產電容一般原廠拿不到模型用，只能自己測或者使用簡單RLC模型模擬，另外自己測量得到的電容模型更加接近真實使用環境，比如包括安裝效應。
總結一下，使用電容原廠提供的S參數或SPICE模型，是既方便快捷又保證精確性的方法；如果沒有，可以使用一階RLC模型代替，犧牲一定的精確性，但結果也具有參考價值；還可以制作測試板等測量系統自己測電容的S參數，花些成本與時間來保證最高精度。
除了選擇電容模型，另一件困擾工程師的事就是在拿到模型后，如何很好地在仿真軟件中應用和管理，下面以Sigrity? PowerSI?為例來說明針對上述電容模型，如何實現創建、導入、應用、管理等操作。Sigrity的其它PI軟件和模型抽取軟件如Sigrity? OptimizePI?、Clarity? 3D Solver，使用方法上基本一致。這里要特別提一點，Sigrity軟件在安裝完成后會提供如下圖所示多家電容廠商的電容模型庫，里面有SPICE模型也有S參數模型，默認路徑在\share\library\decap_library。
Sigrity PowerSI中添加、導入、應用電容模型的方式主要有兩種，一種是在Component Manager器件管理器中進行操作，一種是在Sigirty統一的模型管理模塊AMM中操作，具體請參考以下步驟。
1?
通過Component Manager
器件管理器進行
1、打開Component Manager，選擇一個電容模型或者一個電容器件，點擊edit
2、打開編輯該Model或該電容器件的Model
3、在Model編輯界面，創建或導入去耦電容模型的方法如下：
a) 一階RLC模型：在Definition界面按照語法規則手動輸入電容的寄生參數
也可以簡單地只輸入電容的容值，即為理想電容；或輸入更復雜拓撲的SPICE描述電路，來定義多階SPICE模型，當然多階SPICE一般很難自己定義，還是建議拿到廠商提供的SPICE導入。
b）S參數模型（.s2p）：在Definition界面按照語法規則輸入電容S參數模型的調用指令
“Model =”后面加的是模型完整路徑。
S參數電容模型分串聯（Series）和并聯（Shunt）測量兩種（Sigirty安裝目錄中的電容模型均為串聯），節點與port的連接語法見下表：
上面兩種在Definition中編輯完成后，點擊OK，會彈出一個對話框，表示該類電容的模型全部定義成功，點擊OK即可。
c）SPICE模型（.ckt/.mod/.sp等）：如果是SPICE的電容模型文件，可以通過右側Model File欄進行導入
Type選擇MCP，點擊Select MCP，打開編輯窗口：
選擇導入的SPICE文件，.ckt/.sp模型直接識別，.mod模型需要選擇All Files來識別。然后點擊Edit Header按鈕，打開MCP Header Editor。
添加一個MCP的連接端口，分別將模型中的Port1和2設置為電源與地。設置完成后，點擊OK，回到MCP Editor界面，MCP的連接端口出現，此時將器件的端口與模型剛設置的連接端口互連，這樣就完成了基于MCP的SPICE模型的定義。
點擊OK后，回到Model編輯界面，可以看到.mod的SPICE模型已經通過MCP的連接端口連到電容上了，點擊OK即可。
同樣的，所有同類電容全部附上了該SPICE模型。
2?
通過AMM模型管理模塊
實現電容庫中模型的導入與使用
1、在Sigrity PowerSI流程界面，點擊Assign Capacitor Models，打開AMM的Model Assignment界面，選中一個要附模型的電容，點擊Browse Model → OK ，然后就打開了AMM管理器
2、選擇菜單欄Library – Load Library，導入Sigirty安裝目錄中的各廠家的電容庫
找到Sigrity電容庫的路徑，選擇一個廠家的電容庫文件夾打開，選擇.xml等格式的模型庫頭文件，即可打開對應的模型庫。
選擇Discrete中Capacitor一欄，點擊庫名字，所有的電容模型就會顯示在右側主窗口。
3、可以使用查找功能，根據容值、封裝SIZE等在該庫中找到想要的電容。
可以使用查找功能，根據容值、封裝SIZE等在該庫中找到想要的電容，點擊Search后，所有滿足條件的電容會列出來，選擇其中一個電容，點擊Select，跳轉到Model Assignment界面，顯示該類所有電容已經附上這個模型了，status一列顯示為綠色Validated字樣，表示模型附成功了，點擊OK即可。
.ckt、.mod、.s2p等各種格式的電容模型均可以通過該方式實現導入與使用。
3?
在AMM中創建一個自己的電容庫
1、打開DecapGenerator.exe，具體路徑在Cadence – Sigrity xxxx – tools – bin文件夾中
2、打開后在Source File一欄導入庫頭文件的.xls模板表格（默認模板表的路徑在Cadence – Sigrity xxxx – share – SpeedXP – Samples – OptimizePI – Decap_Generator）
在Destination File一欄中選擇要將轉換后的.ammx/.amm文件保存在哪里，并定義文件名稱，然后選擇頭文件中你要使用的項目（一般默認即可），最后點擊Convert，即可將.xls格式轉換為AMM模型管理器可以調用的.ammx/.amm格式的文件。
3、打開AMM模型管理器，選擇Load Library，找到剛才轉換的.ammx/.amm文件，導入后如下圖：
4、可以將不需要的模型刪除。添加自己的模型有兩種方式。
a）直接在窗口新建與編輯導入
可以使能By RLC，參數化設置RLC三個寄生參數值，定義一個一階RLC模型；也可以使能By SPICE，選擇Edit SPICE按鈕，打開電路定義編輯界面，在這里可以直接導入S參數模型或多種格式的SPICE模型。
b）選擇External Libraries，可以導入Sigrity安裝路徑下的各電容庫，也可導入其他項目的電容庫，作為external庫使用。
導入打開external庫后，可以在庫中查找想要的模型，選中該模型右鍵，copy to project library將該模型添加到自己的庫中。
編輯好自己的庫所有模型后，保存即可。項目中如果要使用該庫，通過AMM或流程中Assign Capacitor等方式打開模型管理器導入使用即可，附模型操作參照上面所述。
以上比較完整地介紹了Sigrity PowerSI中電容模型的使用方法，靈活選用設置方式可以大大提高我們的SI/PI/EMC仿真效率，歡迎點擊下方圖片進一步了解Sigrity PowerSI 軟件功能：
本文由上海圖元軟件技術有限公司（Topbrain）編寫，圖元是Cadence中國區授權經銷商之一。
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