CST PCB工作室基于2DTL模型的差分带状线设计与仿真实例

通过这个案例中，你将了解到：

1、CST PCB工作室建模设置；

2、2DTL求解器生成微带差分线的等效电路；

3、设置一个瞬态任务求解微带差分线的电气特性。

1. 建模设置

我们创建一个新的PCB 项目，并将其保存为"Differential Striplines"(相同名称的完整示例也可以从Component Library中获取) 。

1.1 设置材料&PCB边框

在第一步中，我们进入导航树，展开"materials"文件夹调整材质"fr4"的默认值；点击"Board"文件夹设置PCB边框属性，如下图所示：

1.2 设置Layers Stackup

接下来，我们通过Home: Layout d Stackup打开叠层结构编辑器。在第一步，我们添加一层额外的绝缘层(Dielectric)和信号层(Signal)。然后将TOP和BOT层的图层类型更改为“Reference Plane”，并将两个参考平面标记为“fill Up”，软件将自动用金属填充整个层。按F5来更新主视图。完成这些步骤后，叠层应该如下图所示:

1.3 设置Net Editor

然后我们通过Edit: New Object d Net新建网络，生成如下图所示的两个网络:

通过Home: Layout dNet Editor 将两个网络“sig-p”和“sig-m”声明为相应的差分信号线:

1.4 绘制Trace

接着，我们可以绘制平行走线。通过Edit: New Object dTrace进入新建走线设置窗口（按ESC键），参考下图设置，创建的走线将是net：sig-p的一部分；第二个走线的设置与第一个走线的设置类似；

1.5 定义Terminal

现在，我们需要在两条走线的两端都放置一个终端。因此，我们通过Edit: New Object d Terminal(按ESC键)打开终端编辑对话框。我们添加的四个终端，这些终端将在后面2DTL求解器生成微带差分线的等效电路时，会产生相应的pin脚，终端值如下所示:

T1: Layer Signal, Net sig-p,  x=0mm,     y=100.45mm

T2: Layer Signal, Net sig-p,  x=600mm, y=100.45mm

T3: Layer Signal, Net sig-m, x=0mm,     y=100mm

 T4: Layer Signal, Net sig-m, x=600mm, y=100mm

最后，如果你放大布局，应该如下图所示: 

2.2DTL求解器生成微带差分线的等效电路；

现在我们可以生成微带差分线的等效电路。首先，进入导航树，选择网络“sig-p”和“sig-m”。通过按Home: Parasitic Extraction d2D (TL)打开2D (TL)对话框。选择Selection选项栏，通过按“add”或从导航树中拖动所选项目，将这两个网添加到selected nets列表中，如下图所示: 

接下来我们切换到Modeling选项卡，将参数“Model valid up to frequency”设置为10GHz，如下图所示。其他设置都保持默认值（2DTL Modeling窗口的更多设置，用户可以点击相应窗口的“Help”按钮获取相关帮助文档，我们公众号也会在后面的文章中对相关设置做更详细介绍）。

现在，按下Start按钮，在主窗口中，点击Schematic选项栏将窗口切换到CST设计工作室界面，我们可以看到带状差分线生成的原理图符号，按照下图的原理图加载器件。

其中，P1和P2为差分端口，测量t1 ~ t3和t2 ~ t4之间的电压。

3.设置一个瞬态任务

在CST设计工作室界面中，点击“New Task”,在弹出来的窗口中，选择“Transient”，如下图所示：

在对应的“Task”参数列表中我们选择“Excitations”选项栏，然后选择“Define Excitation”，一个新的对话框将允许我们定义激励，如下图所示:

之后，我们切换到“Transient”选项栏，并将最大模拟时间更改为20ns:

最后，按下Update图标以启动仿真。下图是仿真的结果。

可以看到，信号通过差分线大约有4ns的延迟时间，由于一些信号反射，P1端的电压略高于P2端。