电源的信号完整性仿真中 Sigrity电容模型应用与管理指导
在进行ac阻抗分析、去耦电容方案优化、同步开关噪声（ssn）分析等电源完整性仿真或power-aware信号完整性仿真中，需要设置各种电容型号的模型，模型种类一般包括只有一个容值的理想电容模型、包含rlc寄生参数值的一阶spice模型、更复杂的多阶spice模型以及宽带s参数模型，模型的精确性依次升高。在进行仿真前，需要尽可能地找到与你仿真电源、电路相关的所有电容型号模型，才能得到一个更具参考价值的仿真结果。
理想电容模型是最容易定义的一种模型，只要知道你的设计容值即可，但该种模型并不能准确描述电容的宽带行为，表现不出谐振特性，仿真结果不具备很好的参考价值；一阶spice模型常常在找不到多阶spice模型和s参数模型时使用，很多公司有各种不同容值不同封装大小电容的rlc参数表，可以根据查表估算模拟；多阶spice和s参数模型往往是电容厂商提供，可以到他们的官网搜索对应型号下载。一些公司也会制作电容测量系统自己得到s参数模型，这种方式虽然成本很高，但像一些国产电容一般原厂拿不到模型用，只能自己测或者使用简单rlc模型模拟，另外自己测量得到的电容模型更加接近真实使用环境，比如包括安装效应。总结一下，使用电容原厂提供的s参数或spice模型，是既方便快捷又保证精确性的方法；如果没有，可以使用一阶rlc模型代替，牺牲一定的精确性，但结果也具有参考价值；还可以制作测试板等测量系统自己测电容的s参数，花些成本与时间来保证最高精度。
除了选择电容模型，还有另外一件困扰工程师的事情，就是在拿到模型后，如何很好地在仿真软件中应用和管理，下面以sigrity powersi为例，说明针对上述电容模型，如何实现创建、导入、应用、管理等操作。sigrity的其它pi软件和模型抽取软件如optimizepi、clarity 3d solver，使用方法上基本一致。这里要特别提一点，在安装完成sigrity软件后，提供了如下图所示的多家电容厂商电容模型库，里面有spice模型也有s参数模型，默认路径在《sigrityxxxx_install》\share\library\decap_library。
sigrity中添加、导入、应用电容模型的方式主要有两种，一种是在component manager器件管理器中进行操作，一种是在sigirty统一的模型管理模块amm中操作，具体地，参考下面的步骤。
01 通过component manager器件管理器进行
1） 打开component manager，选择一个电容模型或者一个电容器件，点击edit
2） 打开编辑该model或该电容器件的model
3） 在model编辑界面，创建或导入去耦电容模型的方法如下
a. 一阶rlc模型：在definition界面按照语法规则手动输入电容的寄生参数
也可以简单地只输入电容的容值，即为理想电容；或输入更复杂拓扑的spice描述电路，来定义多阶spice模型，当然多阶spice一般很难自己定义，还是建议拿到厂商提供的spice导入。
b. s参数模型（.s2p）：在definition界面按照语法规则输入电容s参数模型的调用指令
“model =”后面加的是模型完整路径。
s参数电容模型分串联（series）和并联（shunt）测量两种（sigirty安装目录中的电容模型均为串联），节点与port的连接语法见下表。
上面两种在definition中编辑完成后，点击ok，会弹出一个对话框，表示该类电容的模型全部定义成功，点击ok即可。
c. spice模型（.ckt/.mod/.sp等）：如果是spice的电容模型文件，可以通过右侧model file栏进行导入
type选择mcp，点击select mcp，打开编辑窗口
选择导入的spice文件，.ckt/.sp模型直接识别，.mod模型需要选择all files来识别。然后点击edit header按钮，打开mcp header editor。
添加一个mcp的连接端口，分别将模型中的port1和2设置为电源与地。设置完成后，点击ok，回到mcp editor界面，mcp的连接端口出现，此时将器件的端口与模型刚设置的连接端口互连，这样就完成了基于mcp的spice模型的定义。
点击ok后，回到model编辑界面，可以看到.mod的spice模型已经通过mcp的连接端口连到电容上了，点击ok即可。
同样的，所有同类电容全部附上了该spice模型。
02 通过amm模型管理模块实现电容库中模型的导入与使用
1） 在powersi流程界面，点击assign capacitor models，打开amm的model assignment界面，选中一个要附模型的电容，点击browse model → ok ，然后就打开了amm管理器
2） 选择菜单栏library – load library，导入sigirty安装目录中的各厂家的电容库
找到sigrity电容库的路径，选择一个厂家的电容库文件夹打开，选择.xml等格式的模型库头文件，即可打开对应的模型库。
选择discrete中capacitor一栏，点击库名字，所有的电容模型就会显示在右侧主窗口。
3） 可以使用查找功能，根据容值、封装size等在该库中找到想要的电容。
可以使用查找功能，根据容值、封装size等在该库中找到想要的电容，点击search后，所有满足条件的电容会列出来，选择其中一个电容，点击select，跳转到model assignment界面，显示该类所有电容已经附上这个模型了，status一列显示为绿色validated字样，表示模型附成功了，点击ok即可。.ckt、.mod、.s2p等各种格式的电容模型均可以通过该方式实现导入与使用。
03 在amm中创建一个自己的电容库
1） 打开decapgenerator.exe，具体路径在cadence – sigrity xxxx – tools – bin文件夹中
2） 打开后在source file一栏导入库头文件的.xls模板表格（默认模板表的路径在cadence – sigrity xxxx – share– speedxp – samples – optimizepi – decap_generator）
在destination file一栏中选择你要将转换后的.ammx/.amm文件保存在哪里，并定义文件名称，然后选择头文件中你要使用的项目（一般默认即可），最后点击convert，即可将.xls格式转换为amm模型管理器可以调用的.ammx/.amm格式的文件。
3） 打开amm模型管理器，选择load library，找到刚才转换的.ammx/.amm文件，导入后如下图。
4） 可以将不需要的模型删除，添加自己的模型有两种方式。
a. 直接在窗口新建与编辑导入
可以使能by rlc，参数化设置rlc三个寄生参数值，定义一个一阶rlc模型；也可以使能by spice，选择edit spice按钮，打开电路定义编辑界面，在这里可以直接导入s参数模型或多种格式的spice模型。
b. 选择external libraries，可以导入sigrity安装路径下的各电容库，也可导入其他项目的电容库，作为external库使用。
导入打开external库后，可以在库中查找想要的模型，选中该模型右键，copy to project library将该模型添加到自己的库中。
编辑好自己的库所有模型后，保存即可。项目中如果要使用该库，通过amm或流程中assign capacitor等方式打开模型管理器导入使用即可，附模型操作参照上面所述。
以上比较完整地介绍了sigrity中电容模型的使用方法，灵活选用设置方式可以大大提高我们的si/pi/emc仿真效率，希望本篇文章可以对仿真工程师的项目有所帮助。
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除了选择电容模型，还有另外一件困扰工程师的事情，就是在拿到模型后，如何很好地在仿真软件中应用和管理，下面以sigrity powersi为例，说明针对上述电容模型，如何实现创建、导入、应用、管理等操作。sigrity的其它pi软件和模型抽取软件如optimizepi、clarity 3d solver，使用方法上基本一致。这里要特别提一点，在安装完成sigrity软件后，提供了如下图所示的多家电容厂商电容模型库，里面有spice模型也有s参数模型，默认路径在《sigrityxxxx_install》\share\library\decap_library。
sigrity中添加、导入、应用电容模型的方式主要有两种，一种是在component manager器件管理器中进行操作，一种是在sigirty统一的模型管理模块amm中操作，具体地，参考下面的步骤。
01 通过component manager器件管理器进行
1） 打开component manager，选择一个电容模型或者一个电容器件，点击edit
2） 打开编辑该model或该电容器件的model
3） 在model编辑界面，创建或导入去耦电容模型的方法如下
a. 一阶rlc模型：在definition界面按照语法规则手动输入电容的寄生参数
也可以简单地只输入电容的容值，即为理想电容；或输入更复杂拓扑的spice描述电路，来定义多阶spice模型，当然多阶spice一般很难自己定义，还是建议拿到厂商提供的spice导入。
b. s参数模型（.s2p）：在definition界面按照语法规则输入电容s参数模型的调用指令
“model =”后面加的是模型完整路径。
s参数电容模型分串联（series）和并联（shunt）测量两种（sigirty安装目录中的电容模型均为串联），节点与port的连接语法见下表。
上面两种在definition中编辑完成后，点击ok，会弹出一个对话框，表示该类电容的模型全部定义成功，点击ok即可。
c. spice模型（.ckt/.mod/.sp等）：如果是spice的电容模型文件，可以通过右侧model file栏进行导入
type选择mcp，点击select mcp，打开编辑窗口
选择导入的spice文件，.ckt/.sp模型直接识别，.mod模型需要选择all files来识别。然后点击edit header按钮，打开mcp header editor。
添加一个mcp的连接端口，分别将模型中的port1和2设置为电源与地。设置完成后，点击ok，回到mcp editor界面，mcp的连接端口出现，此时将器件的端口与模型刚设置的连接端口互连，这样就完成了基于mcp的spice模型的定义。
点击ok后，回到model编辑界面，可以看到.mod的spice模型已经通过mcp的连接端口连到电容上了，点击ok即可。
同样的，所有同类电容全部附上了该spice模型。
02 通过amm模型管理模块实现电容库中模型的导入与使用
1） 在powersi流程界面，点击assign capacitor models，打开amm的model assignment界面，选中一个要附模型的电容，点击browse model → ok ，然后就打开了amm管理器
2） 选择菜单栏library – load library，导入sigirty安装目录中的各厂家的电容库
找到sigrity电容库的路径，选择一个厂家的电容库文件夹打开，选择.xml等格式的模型库头文件，即可打开对应的模型库。
选择discrete中capacitor一栏，点击库名字，所有的电容模型就会显示在右侧主窗口。
3） 可以使用查找功能，根据容值、封装size等在该库中找到想要的电容。
可以使用查找功能，根据容值、封装size等在该库中找到想要的电容，点击search后，所有满足条件的电容会列出来，选择其中一个电容，点击select，跳转到model assignment界面，显示该类所有电容已经附上这个模型了，status一列显示为绿色validated字样，表示模型附成功了，点击ok即可。.ckt、.mod、.s2p等各种格式的电容模型均可以通过该方式实现导入与使用。
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2） 打开后在source file一栏导入库头文件的.xls模板表格（默认模板表的路径在cadence – sigrity xxxx – share– speedxp – samples – optimizepi – decap_generator）
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3） 打开amm模型管理器，选择load library，找到刚才转换的.ammx/.amm文件，导入后如下图。
4） 可以将不需要的模型删除，添加自己的模型有两种方式。
a. 直接在窗口新建与编辑导入
可以使能by rlc，参数化设置rlc三个寄生参数值，定义一个一阶rlc模型；也可以使能by spice，选择edit spice按钮，打开电路定义编辑界面，在这里可以直接导入s参数模型或多种格式的spice模型。
b. 选择external libraries，可以导入sigrity安装路径下的各电容库，也可导入其他项目的电容库，作为external库使用。
导入打开external库后，可以在库中查找想要的模型，选中该模型右键，copy to project library将该模型添加到自己的库中。
编辑好自己的库所有模型后，保存即可。项目中如果要使用该库，通过amm或流程中assign capacitor等方式打开模型管理器导入使用即可，附模型操作参照上面所述。
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