Пакет Q3D Extractor® является основным средством расчета паразитных элементов в трехмерном приближении и предназначен для инженеров, разрабатывающих печатные платы, электронные модули и мощную электронную аппаратуру. Q3D Extractor вычисляет частотно-зависимые параметры сопротивлений, индуктивностей, емкостей и проводимостей для токоведущих структур. Точное нахождение этих параметров для элементов конструкции является главным достоинством Q3D Extractor, позволяющим инженерам моделировать и проверять поведение сложных высокопроизводительных электронных модулей, соединений, шинных разъемов и мощных электронных преобразователей.
Q3D Extractor эффективно выполняет двумерное и трехмерное численное моделирование электромагнитных полей для выделения параметров R, L, C и G разрабатываемой конструкции. Выходные данные включают в себя распределение токов и напряжений, матрицы CG и RL. Таблица соединений генерируется автоматически в различных форматах, в т.ч. SML (Simplorer®) и SPICE. Q3D Extractor может также экспортировать S-параметры в формате Touchstone®, представляющем параметры n-полюсника или пассивной соединительной сети. Получаемые при этом частотные зависимости могут посредством динамического подключения использоваться в процессе моделирования в пакетах Ansoft Designer® и Simplorer.
Анализ целостности сигнальных цепей и цепей питания
Способность генерировать высокоточные модели низких порядков для использования их при моделировании цепей делает Q3D Extractor идеальным программным продуктом для проведения анализа целостности сигнальных и питающих цепей, при изучении перекрестных помех, влияния «земли», задержки и реверберации в соединениях, а также для исследования производительности высокоскоростных электронных изделий, таких, как многослойные печатные платы, современные электронные модули и трехмерные пассивные чип-компоненты.
Разработка изделий силовой электроники
Q3D Extractor является идеальным средством при разработке мощной электронной аппаратуры, использующейся в гибридных электронных системах и устройствах распределения мощности для оптимизации архитектуры инверторных преобразователей и для минимизации индуктивности шин, перенапряжений и импульсных токов.
Параллельное численное моделирование электромагнитных цепей
Динамическое соединение с пакетом Ansoft Designer обеспечивает расширенные возможности потока проектирования для оценки качества сигнальных и питающих цепей, что позволяет разработчикам легко учитывать влияние паразитных элементов на производительность цепей.
Рис. 1 — Полумостовой преобразователь с частотнозависимыми паразитными элементами, полученными при помощи Q3D Extractor и импортированными в Simplorer
Рис. 2 - Q3D Extractor является идеальным средством при проектировании современных электронных модулей
Рис. 3 — Электрическое поле в кабеле, вычисленное при помощи Q3D Extractor
Особенности Q3D Extractor
Квазистатический трехмерный анализ электромагнитного поля на основе метода моментов (Method of Moments, MoM), улучшенного при помощи быстрого метода многополюсников (Fast Multipole Method, FMM)
- учитывает влияние соседних элементов конструкции и скин-эффект, диэлектрические и омические потери, частотные зависимости
- трехмерное моделирование по нажатию кнопки для вычисления матриц сопротивлений (R), частных матриц индуктивностей (L), емкостей (C) и проводимостей (G)
- возможность моделирования бесконечных за земляющих плоскостей
Квазистатический двумерный анализ электромагнитного поля на основе метода конечных элементов (Finite Element Method, FEM)
- вычисление погонных элементов R, L, C и G для линий передачи
- вычисление матрицы характеристических сопротивлений (Z0)
- определение скорости распространения, задержки, затухания и эффективной диэлектрической проницаемости
- нахождение дифференциальных и униполярных параметров
- вычисление перекрестных помех для полей ближней и дальней зоны
- моделирование шероховатости поверхности
Автоматическое адаптивное объединение элементов конструкции
- TAU для объемного объединения
- 64-разрядные вычисления
Создание моделей эквивалентных цепей (цепи SPICE, модели на сосредоточенных элементах с лестничной структурой)
Двумерные
- Simplorer®, Berkeley Spice, Cadence DML, HSPICE®, HSPICE W-элементы (табличные частотнозависимые), PSpice®, Spectre®, Intel LCF, IBIS ICM
Трехмерные
- Simplorer®, Berkeley Spice, Cadence DML, HSPICE, IBIS Package Model,
- Maxwell® Spice, PSpice, Spectre, IBIS ICM, Apache CPP
Рис. 4 — Возможности Q3D Extractor по взаимодействию с другими программными продуктами
Интеграция с Ansys Workbench
Интеграция с Ansys Workbench позволяет использовать информацию о потерях по постоянному току, полученную при помощи Q3D Extractor, для моделирования тепловых процессов в Ansys, что особенно полезно при проектировании разъемов питания и линий питания шин. Статистическое моделирование и исследования методом «Design of Experiment» с достоверностью в шесть сигм может быть выполнено при помощи ANSYS® DesignXplorer™.
Трехмерное моделирование материалов
Q3D Extractor содержит полнофунк-циональное средство моделирования материалов для создания трехмерных моделей разъемов, соединительных отверстий, проводных соединений, шаровых контактов, сигнальных линий, питающих и заземляющих слоев, шин питания с переменным напряжением, цепей IGBT-модулей и цепей питания.
Возможности взаимодействия
При помощипрограммного продукта Ansoft Links™ for ECAD пакет Q3D Extractor очень точно взаимодействует со средствами разводки Cadence®, Mentor Graphics®, Synopsys®, Altium и Zuken. Используя средства объединения AnsoftLinks for MCAD, пользователи могут непосредственно импортировать файлы в форматах ProE, STEP, CATIA и IGES.
Надежность алгоритмов
Q3D Extractor содержит средства вычисления RLCG-параметров для трехмерных структур, основанные на методе моментов (MoM) и быстром методе многополюсников (FMM). При расчете линий передачи и кабелей используется встроенный вычислитель на основе метода конечных элементов (FEM) для определения частотнозависимых погонных параметров R,L,C,G.
Высокопроизводительные вычисления
Q3D Extractor использует доступные вычислительные ресурсы для быстрых и точных итерационных расчетов паразитных элементов больших конструкций. Средство дистанционного управления моделированием (Remote Simulation Manager) и распределенных вычислений (Distributed Solve) работает с платформами LSF, Sun Grid Engine, Altair PBS Pro™ и Windows® HPC. HPC имеет также возможность распределения программных модулей для вычисления CG, AC RL и DC RL между процессорами, ядрами и машинами.
Рис. 5 — Возможности Q3D Extractor по организации распределенных вычислений
Особенности Q3D Extractor
Создание S-параметров в частотной области
- AC/DC R и L, входящие в модель RL(f)
- Распределенные модели
- Поддержка формата Touchstone
- Отображение данных и визуализация результатов
- Матрицы паразитных параметров
- Визуализация токов и напряжений для проводников
- Векторное и амплитудное отображение полей
- Исправление моделей, безошибочное разделение и объединение при импорте CAD-моделей
- Импорт GDSII
- Задаваемые пользователем примитивы (UDP) для геометрических элементов пользователя и библиотечных компонентов
- Интегрированные средства оптимизации и параметризации (опция)
- Параметризация геометрии и свойств материалов
- Оптимизация, анализ чувствительности и статистический анализ
- Распределенный анализ для параллельных вычислений (опция)
- Динамическое соединение с Ansoft Designer® и Nexxim® для совместного численного электромагнитного моделирования цепей
- Объединение с Simplorer для моделирования мощных систем
Применение
- Встроенные пассивные элементы
- Соединения
- Современные электронные модули
- Печатные платы
- Распределение мощности в:
- линиях шин
- кабелях
- IGBT-модулях
- источниках электропитания
Преимущества ANSYS
Средства численного моделирования компании ANSYS, не имеющие аналогов по функциональности и глубине проработки инженерных решений, позволяют компаниям, использующим ее продукты, воплощать свои передовые идеи в работающих изделиях и инновационных проектах. Сегодня практически все компании, входящие в первую сотню компаний «FORTUNE Global 500», делают инвестиции в использование численного моделирования для инженерных приложений, считая это ключевым направлением, которое может обеспечить победу в глобальной конкуренции. И они выбирают ANSYS, используя его широчайшие возможности для решения своих сложных инженерных задач. Масштабируемость решений ANSYS обеспечивает возможность адаптации к нуждам пользователей в рамках единой архитектуры, настраиваемой исходя из требований к разрабатываемым системам и процессам. Поэтому неудивительно, что наиболее успешные компании делают свой выбор в пользу ANSYS, имеющей на протяжении 40 лет репутацию ведущего производителя средств моделирования для инженерных задач.