计算DCDC、LDO环路阻抗

目录

数据准备

电阻率

铜厚

PCB数据

IPC-D-356数据分析

网络别名

net走线信息

编程实现自动化

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了保证电源稳定性，一些电源厂家提出了对电源环路阻抗的要求，而常规仿真非常耗时，其实大多情况下可以采用近似公式进行估算，如果余量较小再进行常规严格的仿真。

R=ρL/W/h，即电阻正比于长度，反比于宽度和厚度。

数据准备

电阻率

电阻率温度对应表

温度/℃	电阻率/（Ω/mm）
0	16.5
10	17.2
20	17.8
30	18.5
40	19.2
50	20
60	20.6

 

 

 

 

 

 

 

 

铜厚

厚度信息可以PCB层叠中得到，以此建立层数与厚度的对应关系表。

thick_layer_pair = {
    "L1":0.025,
    "L2":0.02,
    "L3":0.02,
    "L4":0.025
    }

PCB数据

从PCB文件中导出IPC-D-356格式数据。

IPC-D-356数据分析

网络别名

IPC-D-356定义超过14个字符的网络名（net）需要使用别名，在"P IMAGE PANEL"分段中，以“NNNAME”为行首。

net走线信息

以“333”为行首的信息记录了网络所连接器件引脚及其位置信息，line[4:18]为网络名称，位置座标分别以X，Y开始，公制单位下为微米。

以“378”为行首的信息记录了走线所在层，走线宽度以及路径上各点的位置座标，以“078”为行首的信息为上一行的继续。

编程实现自动化

1. 首先，建立表格列出所需计算电阻的网络，及其起始器件引脚和结束器件引脚，csv为文本文件处理方便，建议以csv文件提供；

   Net Name	Start Part	Start PIN	End Part	End PIN	Info
   Net1	U01	1	C10	1
   Net2	U01	3	C05	2

2. 导入IPC-D-356数据，获取net-name变换对；

   net_name_pair = {
       "IPC001":"VREG_S1A_S2A_S3A_APC1",
       "IPC002":"VREG_S1E_S2E_S3E_MODEM"
       }

    

3. 以net-name和IPC-D-356行首3字符为依据，获取各net所连接引脚信息和连线信息；

   def get_position(pin_s,pcb_data):
       position = ["",""]
       pin = pin_s[0] + " -" + pin_s[1]
       for line in pcb_data:
           if pin in line:
               x = line.split("X")[1].split("Y")[0]
               y = line.split("Y")[1].split("CD")[0].split("OW")[0]
               position[0] = str(int(x))
               position[1] = str(int(y))
       return position
   
   def wires(pcb_data):
       wires = {}
       for line in pcb_data:
           if line[:3] == "378":
               wire = line.split()[3:]
               width = int(line.split()[2][2:])
               if width not in wires.keys():
                   wires[width] = []
               points = []
               for point in wire:
                   if "*" in point:
                       points = points + point.split("*")
                   elif point.count("X") > 1:
                       points.append("X" + point.split("X")[1])
                       wires[width].append(points)
                       points = ["X" + point.split("X")[2]]
                   else:
                       points.append(point)
               wires[width].append(points)
           elif line[:3] == "078":
               wire = line.split()[1:]
               points = []
               for point in wire:
                   if "*" in point:
                       points = points + point.split("*")
                   elif point.count("X") > 1:
                       points.append("X" + point.split("X")[1])
                       wires[width].append(points)
                       points = ["X" + point.split("X")[2]]
                   else:
                       points.append(point)
               wires[width][-1] = wires[width][-1] + points
       return wires

    

4. 依据连线信息，整理point-point线段，计算出L/W/h，并汇总成有权重的无向图；

   def graph(wires):
       graph = {}
       for width in wires.keys():
           for wire in wires[width]:
               for i in range(len(wire)-2):
                   point = wire[i]
                   point1 = wire[i+1]
                   if point not in graph.keys():
                       graph[point] = []
                   pos_point = [int(point.split("Y")[0][1:]),int(point.split("Y")[1])]
                   pos_point1 = [int(point1.split("Y")[0][1:]),int(point1.split("Y")[1])]
                   length_by_width = ((pos_point[0] - pos_point1[0]) ** 2 + (pos_point[1] - pos_point1[1]) ** 2) ** 0.5 / width
                   graph[point].append([point1,length_by_width])
       return graph

    

5. 依据现有的最短路径算法，计算起始器件引脚和结束器件引脚最小L/W/h加权；
6. 根据电阻率等信息，将网络与估算电阻值列表输出，注意单位的换算

   网络名	电阻率（Ω/mm）	L/W/h（mm）	电阻（mΩ）
   Net1	1.78e-8	1.5e-6	26.7
   Net2	1.78e-8	1.9e-6	33.82