Hyperlynx
HyperLynx ：工程化的高速PCB 信号完整性与电磁兼容性分析环境
概述
电子工程师们越来越深刻地体会到：即使电路板（PCB ）上的信号在低至几十兆的频率范围内工作，也会受到开关速度在纳秒（ns ）级的高速芯片的影响而产生大量的信号完整性（SI ）与电磁兼容性（EMC ）问题。一个优秀的电路设计，往往因为PCB 布局布线时某些高速信号处理不当而造成严重的过冲/下冲、延时、串扰及辐射等问题，最终导致产品设计的失败。
Mentor Graphics 公司的HyperLynx 软件是 业界应用最为普遍的高速PCB 仿真工具。它包含前仿真环境（LineSim ），后仿真环境（BoardSim ） 及多板分析功能，可以帮助设计者对电路板上频率低至几十兆赫兹，高达千兆赫兹（GHz
）以上的网络进行信号完整性与电磁兼容性仿真分析，消除设 计隐患，提高设计一版成功率。
操作简洁、功能齐全的信号完整性与电磁兼容性分析环境
对于大多数工程师而言，信号完整性与电磁兼容性分析仅仅是产品设计流程中的一个环节，在此环节采用的工具必须与整个流程中的其他工具相兼容，且要保证工程师能快速掌握工具，并将其应用于实际的设计工作。否则，性能再好的软件也很难在工程实践中得到广泛应用。HyperLynx 兼容Mentor/Cadence/Zuken/Protel 等所有格式的PCB 设计文件。为高速PCB 仿真提供了简便易学的操作流程，就像实验室里的数字示波器与频谱分析仪；原理图工程师、PCB 工程师，或信号完整性工程师经过短期的培训，即可使用HyperLynx 解决各自工作中的问题，从设计初期的网络拓扑结构规划、阻抗设计、高速规则定义与优化，直到最
产品特点
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工程化的高速PCB 信号完整性与电磁兼容性仿真工具，操作简便，易于掌握
◆ 支持所有PCB 环境下的设计文件 ◆ 支持PCB 前仿真/后仿真分析 ◆
支持PCB 叠层结构、物理参数的提取与设定
◆ 支持各种传输线的阻抗规划与计算 ◆
支持反射、串扰、损耗、过孔效应及电磁兼容性分析
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通过匹配向导为高速网络提供串行、并行及差分匹配等方案
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支持多板分析，可对板间传输的信号进行反射、串扰及损耗分析
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提供DDR/DDRII/USB/SA TA/ PCIX 等多种Design Kit
终的板级验证等工作均可在HyperLynx中完成，可以有效地避免过度设计与设计反复。
前仿真功能（HyperLynx LineSim）LineSim用于PCB前仿真分析，其配置分为中低频段（EXT模块：300MHz以下）和高频段（GHz模块：300MHz以上）两种。可以在PCB
布局布线之前，对原理图中的高速信号进行“What-If”仿真，考察信号在虚拟的叠层结构与布线参数下的传输效果，帮助设计者优化出一套适合当前电路的PCB叠层结构、布线阻抗与高速设计规则（线宽、线长、间距等）。软件提供了可视化的叠层结构设计窗口，帮助工程师方便快速地设计信号/电源层结构，编辑板材物理参数，并观察叠层结构与材料参数对阻抗与损耗的影响。
LineSim可以和DxDesigner衔接，自动导入原理图中关键网络的拓扑结构模型，并为网络管脚指定IBIS模型，管脚间的连接可用微带线（Micro Strip）、带状线（Strip Line）、同轴电缆、双绞线等多种传输线结构来描述，还可以假定此网络的布线参数（线宽、线长、间距等）。然后运行前仿真，测试这一网络在上述虚拟传输环境下的信号质量
与电磁辐射，通过对过冲/欠冲、延时、串扰、EMI 频谱及眼图等指标的考察，来验证前面假定的条件是否合理。经过不断地仿真调试，最终得出一套适合此关键网络的叠层结构、拓扑结构和布线参数，这些信息可以由LineSim回传给DxDesigner，并随同网表进入PCB环境，实现PCB板的规则驱动布线。通过前仿真可以将设计者的高速信号处理经验与软件的计算功能有效地结合起来，确保高速PCB的设计效率。
后仿真功能（HyperLynx BoardSim）BoardSim用于PCB后仿真验证，其配置分为中低频段（EXT模块：300MHz以下）和高频段（GHz模块：300MHz以上）两种。可以导入PCB设计文件，提取叠层结构与叠层物理参数，计算传输线特征阻抗，进行信号完整性与电测兼容性测试。
BoardSim 提供批处理仿真（Batch Simulation ）功能，对PCB 进行整板快速扫描，发现过冲、延迟、串扰及EMI 辐射超出设计要求的网络，并给出详细的结果报告；BoardSim 也可以对单个网络进行交互式仿真分析，输出精确的信号传输波形、EMI 辐射频谱或眼图，设计者可以修改布线参数后再仿真，从而发现并改善不合理的布线；还可以在BoardSim 中直接修改网络中的匹配、无源器件参数等信息，然后通过设计反标
（Backward Annotation ）来更新原理图及PCB ，快速实现数据同步，且避免了人为修改的错误与疏漏。
多板分析功能
HyperLynx 支持系统级仿真，可以对多块PCB 构成的高速数字系统进行信号完整性分析，
考察关键网络在不同PCB 上的传输效果，帮助设计者量化跨板传输对信号工作状态的影响。软件提供了符合工业标准的连接器、电缆或金手指插槽等器件的IBIS 模型，可以精确地描述板间互连。
串扰（CrossTalk ）分析功能
LineSim 和BoardSim 均支持串扰分析功能。在前仿真阶段运行串扰分析，可以帮助设计者优化间距、耦合长度等布线规则，解决布线时信号间的互感互容耦合问题；串扰分析功能还可以用来设计
差分对的阻抗，根据设计者对差分阻抗的要求，计算出合适的差分对间距、线宽等参数。
在后仿真阶段，设计者可以对PCB 上所有网络进行批量串扰仿真，计算网络之间的串扰强度，把超出设计安全指标的网络汇总输出；软件还提供串扰定位功能，对于选中的任意网络，软件会标识出与之有串扰关系的其他网络，且高亮显示发生耦合的布线区域，便于对照仿真结果修改PCB 设计，提高了设计效率。
电磁兼容性分析
LineSim 和BoardSim 均支持电磁兼容性分析功能。可以帮助设计者考察PCB 叠层结构、布局布线参数、 端接参数及屏蔽方式等因素对信号电磁辐射的影响。软件可通过虚拟的电流探针与标准距离（3/10/30米）的天线探针对PCB 上的强干扰源进行电磁辐射分析，计算出干扰源在各个频段
上的辐射值。
软件还提供了图形界面的频谱分析仪显示电磁兼容性的分析结果。在频谱分析仪中集成了国际通用的电磁辐射安全检验标准数据，如FCC 、CISPR 及VCCI 等，可对仿真结果进行EMI 超标测试。设计者也可以在频谱分析仪中建立自己公司
的电磁辐射安全检验标准。
相对于高昂的EMI测试费用，HyperLynx在产品设计阶段即可通过仿真发现电路中的EMI隐患，并提出改进建议。是一套高性价比的EMI解决方案，可节省大量的研发成本，并有助于缩短研发周期。
眼图（Eye-Diagram）分析功能
LineSim和BoardSim中均支持眼图分析功能。可用于查看高速数据信号和时钟信号的工作状态，帮助设计者测试当系统时钟出现偏移、抖动等异常现象时数据信号的传输效果，以确认系统的稳定性。软件支持PRBS/Toggling/USB2.0 Compliance等标准激励或自定义激励，及
USB/PCI-E/SATA/ SERDES等标准的Eye Mask 或自定义的Eye Mask参数，为仿真工作节约了大量时间。
有损传输线（Loss Transmition Line）模型
LineSim和BoardSim中均支持有损传输线模型。对于千兆赫（GHz）以上频率的PCB设计，传输线的趋肤效应损耗与介质损耗对信号波形（幅值、升降沿）的影响已不可忽略。通过有损传输线分析，可以考察叠层参数、布线参数及工作频率等因素与两种损耗的关系，为高频PCB叠层介质的选择和布线规则定义提供指导，帮助设计这更有信心地完成高频PCB设计。
过孔（Via）效应分析
BoardSim中支持过孔效应分析。对千兆赫兹（GHz）以上频率的PCB设计，过孔长度与LC 寄生参数会造成信号延迟及其他信号完整性问题。利用过孔效应分析，可以验证高频网络中过孔的使用对信号工作状态的影响，从而为布线中过孔的使用提供参考依据，确保产品在高频环境下工作的稳定性。
SPICE模型输出功能
HyperLynx可将PCB上的网络，包含过孔、传输线、IC管脚、匹配电路等，输出为SPICE格式的仿真模型，从而将原理图的功能仿真扩展到板极的物理连接，改善了原理图仿真的精度，进而提高了设计一次成功率。
完善的高速仿真模型解决方案
HyperLynx兼容多种格式的仿真模型，如IBIS/SPICE/VHDL-AMS/ S-Parameter
等。
HyperLynx为高速仿真提供了强大的IBIS模型支持。包含CMOS/TTL等标准工艺的IC
管脚模
型；74系列逻辑器件，常用CPU/DSP ，FPGA/CPLD 等器件的IBIS 模型；HyperLynx 提供了模型创建向导，只需设计者输入元器件管脚开关时间、封装寄生参数、工艺类型等信息，即可创建简易的仿真模型或标准格式的IBIS 模型。
HyperLynx 还提供了可视化的IBIS 模型编辑器，帮助设计者校验从不同渠道获取的IBIS 模型，修正其中的语法、管脚工作曲线不单调等错误，保证仿真精度不受影响。
上述解决方案可帮助设计者快速排除模型困扰，让仿真工具及时为设计工作服务，有助于缩短产品研发周期。
集成高精度的Eldo 仿真器
对千兆赫兹（GHz ）以上频率的PCB 进行高速仿真时，常使用SPICE 模型以提高仿真结果的精度，HyperLynx 自带了具有SPICE 内核的仿真器——Eldo ，对SPICE 模型提供了本地化的支持。软件还可根据SPICE 模型创建IBIS 模型。设计者可以在HyperLynx 中完成适合所有精度要求及模型的仿真工作，避免切换仿真工具的繁琐。
提供多种Design Kit 仿真模板
HyperLynx 提供了多种当前主流技术的Design Kit ，如USB/DDR/DDRII/ PCI-E/
PCI-X/SA TA/StratixGX 等。每种Design Kit 都提
供了通用的拓扑结构与仿真模型，设计者只需在这些Design Kit 上作简单的修改，即可快速完成与自己设计一致的拓扑结构，开始仿真工作，节省了大量时间。
PCB 热分析环境Hyperlynx Thermal
PCB 中的热效应（对流、热传导及热辐射）对产品性能的影响越来越突出。业界统计数据显示：当PCB 上的元器件温度超过100度时，每10度的温升会导致产品的平均无故障工作时间（MTBF ）降低50%。而激烈的市场竞争又对产品的可靠性与面市时间提出了苛刻的要求，设计工程师们面临的挑战日益严峻，他们必须在PCB 设计阶段开始考虑如何解决热问题的不良影响。
Hyperlynx Thermal 是一套完整的针对PCB 的热分析解决方案，它可以帮助PCB 工程师识别元器件和PCB 的热点（Hot Spots ），对PCB 的
叠层结构、元器件的布局以及机械散热方式进行“What-if ”分析，从而快速找到合适而有效的解决方案，消除元器件和PCB 热效应（对流、热传导及热辐射）对产品性能的不良影响，同时降低高成本的过度设计。Hyperlynx Thermal 系统可兼容所有主流PCB 环境下的设计数据，支持业界通用的电子数据格式如DXF 、IDF 等。