二十四個計算器:突波(IEC 61000-4-5)、ESD(IEC 61000-4-2)、跨電源域倒灌檢查(讀你的 netlist)、I2C/SMBus 上拉、LDO 負載暫態、TDR/傳輸線、阻抗、串音、差動對 skew、過孔殘段、插入損失預算(PCIe/USB3/USB4)、晶振負載電容、電源阻抗 PDN、磁珠+電容濾波、輸出電壓公差、湧入電流、DC-DC 降壓、上電時序+控制線、Level shifter 倒灌。照 datasheet 填元件值,真的 SPICE 引擎在你的瀏覽器裡即時重算,每個模型都附上跟原廠與規範數據的誤差。資料不離開你的電腦。
每一個工具都能填你自己的元件值、即時重算,並列出跟原廠或規範數據的誤差。標「製作中」的還不能用,我們不把沒做完的東西放上來充數。
突波產生器模型的每一個輸出,都拿去跟國際規範的標稱值、和 ST 原廠應用筆記的實測表格比。這張表不是寫死的:引擎載入後,會在你的裝置上把整張表重算一遍。超過 10% 的項目照實標紅,旁邊寫原因。
| 項目 | 我們算出 | 對照值 | 誤差 | 出處 |
|---|---|---|---|---|
| 阻抗計算器 vs 主流板廠線上計算器:16 種 4 層疊構、50 Ω 單端微帶線、不含綠漆(同一個梯形幾何) | ||||
| H 3.0079 mil(0.0764 mm)、底寬 5.03/頂寬 4.53 mil | 49.74 Ω | 49.6653 Ω | +0.15% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 3.9134 mil(0.0994 mm)、底寬 6.72/頂寬 6.22 mil | 49.80 Ω | 49.6995 Ω | +0.20% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 4.5827 mil(0.1164 mm)、底寬 7.84/頂寬 7.34 mil | 50.26 Ω | 50.1791 Ω | +0.17% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 6.315 mil(0.1604 mm)、底寬 11.20/頂寬 10.70 mil | 49.99 Ω | 49.8845 Ω | +0.21% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 7.8898 mil(0.2004 mm)、底寬 14.29/頂寬 13.79 mil | 49.82 Ω | 49.7205 Ω | +0.20% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 8.126 mil(0.2064 mm)、底寬 14.85/頂寬 14.35 mil | 49.62 Ω | 49.521 Ω | +0.20% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 8.2835 mil(0.2104 mm)、底寬 14.85/頂寬 14.35 mil | 50.19 Ω | 50.0845 Ω | +0.20% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 9.4646 mil(0.2404 mm)、底寬 17.09/頂寬 16.59 mil | 50.19 Ω | 50.0907 Ω | +0.20% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 9.622 mil(0.2444 mm)、底寬 17.65/頂寬 17.15 mil | 49.77 Ω | 49.674 Ω | +0.20% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 11.5906 mil(0.2944 mm)、底寬 21.57/頂寬 21.07 mil | 49.62 Ω | 49.5234 Ω | +0.19% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 13.1654 mil(0.3344 mm)、底寬 23.82/頂寬 23.32 mil | 50.59 Ω | 50.4838 Ω | +0.22% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 16.8661 mil(0.4284 mm)、底寬 31.66/頂寬 31.16 mil | 49.80 Ω | 49.7096 Ω | +0.19% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 18.0472 mil(0.4584 mm)、底寬 33.91/頂寬 33.41 mil | 49.85 Ω | 49.7489 Ω | +0.20% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 20.1732 mil(0.5124 mm)、底寬 37.27/頂寬 36.77 mil | 50.44 Ω | 50.3345 Ω | +0.21% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 21.748 mil(0.5524 mm)、底寬 40.63/頂寬 40.13 mil | 50.19 Ω | 50.0784 Ω | +0.22% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 25.4488 mil(0.6464 mm)、底寬 47.36/頂寬 46.86 mil | 50.43 Ω | 50.3203 Ω | +0.22% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| 同上、含綠漆:板廠是板面 1/走線上 0.6 mil+梯形,本站以 1 mil 均勻綠漆+平均線寬的矩形近似 | ||||
| H 3.0079 mil(0.0764 mm)、平均線寬 3.97 mil | 50.67 Ω | 50.4731 Ω | +0.39% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 3.9134 mil(0.0994 mm)、平均線寬 5.69 mil | 50.09 Ω | 50.003 Ω | +0.18% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 4.5827 mil(0.1164 mm)、平均線寬 6.89 mil | 50.11 Ω | 50.0384 Ω | +0.15% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 6.315 mil(0.1604 mm)、平均線寬 9.98 mil | 50.38 Ω | 50.3187 Ω | +0.13% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 7.8898 mil(0.2004 mm)、平均線寬 13.04 mil | 50.08 Ω | 50.0094 Ω | +0.14% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 8.126 mil(0.2064 mm)、平均線寬 13.32 mil | 50.39 Ω | 50.3254 Ω | +0.14% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 8.2835 mil(0.2104 mm)、平均線寬 13.87 mil | 49.90 Ω | 49.8365 Ω | +0.13% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 9.4646 mil(0.2404 mm)、平均線寬 16.10 mil | 49.76 Ω | 49.8561 Ω | -0.18% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 9.622 mil(0.2444 mm)、平均線寬 16.10 mil | 50.24 Ω | 50.338 Ω | -0.19% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 11.5906 mil(0.2944 mm)、平均線寬 20.00 mil | 50.00 Ω | 50.0605 Ω | -0.12% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 13.1654 mil(0.3344 mm)、平均線寬 23.34 mil | 49.61 Ω | 49.6306 Ω | -0.03% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 16.8661 mil(0.4284 mm)、平均線寬 30.02 mil | 50.07 Ω | 50.0689 Ω | -0.01% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 18.0472 mil(0.4584 mm)、平均線寬 32.24 mil | 50.10 Ω | 50.0913 Ω | +0.02% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 20.1732 mil(0.5124 mm)、平均線寬 36.70 mil | 49.82 Ω | 49.8025 Ω | +0.03% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 21.748 mil(0.5524 mm)、平均線寬 38.92 mil | 50.41 Ω | 50.386 Ω | +0.05% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| H 25.4488 mil(0.6464 mm)、平均線寬 46.71 mil | 49.96 Ω | 49.9169 Ω | +0.09% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-12 取值;綠漆 εr 3.8) |
| 同上、6 層板內層偏置帶狀線:17 種疊構、50 Ω 單端(L3 訊號、參考 L2/L4,同一個梯形幾何) | ||||
| 線到下參考層 2.9528 mil、到上參考層 44.1244 mil、底寬 3.91/頂寬 3.41 mil | 49.91 Ω | 49.7674 Ω | +0.28% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 3.937 mil、到上參考層 9.1638 mil、底寬 4.47/頂寬 3.97 mil | 49.88 Ω | 49.7392 Ω | +0.27% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 3.937 mil、到上參考層 30.8173 mil、底寬 5.17/頂寬 4.67 mil | 50.27 Ω | 50.1131 Ω | +0.31% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 3.937 mil、到上參考層 44.1244 mil、底寬 5.31/頂寬 4.81 mil | 49.96 Ω | 49.7978 Ω | +0.33% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 5.1181 mil、到上參考層 36.7228 mil、底寬 7.00/頂寬 6.50 mil | 49.72 Ω | 49.5544 Ω | +0.32% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 7.874 mil、到上參考層 7.9039 mil、底寬 6.72/頂寬 6.22 mil | 50.36 Ω | 50.1924 Ω | +0.33% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 9.8425 mil、到上參考層 21.4472 mil、底寬 11.48/頂寬 10.98 mil | 50.51 Ω | 50.3532 Ω | +0.32% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 11.811 mil、到上參考層 14.4000 mil、底寬 11.48/頂寬 10.98 mil | 50.16 Ω | 49.9981 Ω | +0.32% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 11.811 mil、到上參考層 16.4079 mil、底寬 12.04/頂寬 11.54 mil | 50.37 Ω | 50.2086 Ω | +0.33% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 13.7795 mil、到上參考層 6.0142 mil、底寬 7.00/頂寬 6.50 mil | 50.34 Ω | 50.1732 Ω | +0.32% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 15.748 mil、到上參考層 6.0142 mil、底寬 7.28/頂寬 6.78 mil | 50.18 Ω | 50.0211 Ω | +0.32% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 15.748 mil、到上參考層 7.9827 mil、底寬 9.24/頂寬 8.74 mil | 49.87 Ω | 49.7111 Ω | +0.31% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 15.748 mil、到上參考層 16.5654 mil、底寬 14.29/頂寬 13.79 mil | 50.50 Ω | 50.3402 Ω | +0.33% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 19.685 mil、到上參考層 6.0142 mil、底寬 7.56/頂寬 7.06 mil | 50.35 Ω | 50.1953 Ω | +0.30% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 21.6535 mil、到上參考層 4.2819 mil、底寬 5.59/頂寬 5.09 mil | 50.27 Ω | 50.1135 Ω | +0.31% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 21.6535 mil、到上參考層 7.9827 mil、底寬 9.80/頂寬 9.30 mil | 50.45 Ω | 50.2865 Ω | +0.32% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 線到下參考層 23.622 mil、到上參考層 3.6126 mil、底寬 4.75/頂寬 4.25 mil | 50.30 Ω | 50.1739 Ω | +0.24% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3/4.2、銅 0.6 mil) |
| 同上、外層差動微帶:16 種疊構、100 Ω、間距 6 mil、不含綠漆(同一個梯形幾何)——本站高 0.18~0.24%(2026-10-13 修正梯形斜邊的網格切法後) | ||||
| H 3.0079 mil(0.0764 mm)、底寬 4.02/頂寬 3.52 mil、間距 6 mil | 100.02 Ω | 99.8407 Ω | +0.18% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 3.9134 mil(0.0994 mm)、底寬 5.03/頂寬 4.53 mil、間距 6 mil | 100.44 Ω | 100.221 Ω | +0.22% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 4.5827 mil(0.1164 mm)、底寬 5.77/頂寬 5.27 mil、間距 6 mil | 100.20 Ω | 99.9579 Ω | +0.24% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 6.315 mil(0.1604 mm)、底寬 7.33/頂寬 6.83 mil、間距 6 mil | 100.36 Ω | 100.1421 Ω | +0.22% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 7.8898 mil(0.2004 mm)、底寬 8.61/頂寬 8.11 mil、間距 6 mil | 100.01 Ω | 99.7747 Ω | +0.23% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 8.126 mil(0.2064 mm)、底寬 8.75/頂寬 8.25 mil、間距 6 mil | 100.08 Ω | 99.8766 Ω | +0.21% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 8.2835 mil(0.2104 mm)、底寬 8.89/頂寬 8.39 mil、間距 6 mil | 99.94 Ω | 99.7228 Ω | +0.22% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 9.4646 mil(0.2404 mm)、底寬 9.46/頂寬 8.96 mil、間距 6 mil | 100.70 Ω | 100.4769 Ω | +0.23% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 9.622 mil(0.2444 mm)、底寬 9.74/頂寬 9.24 mil、間距 6 mil | 99.96 Ω | 99.7222 Ω | +0.24% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 11.5906 mil(0.2944 mm)、底寬 10.59/頂寬 10.09 mil、間距 6 mil | 100.67 Ω | 100.4281 Ω | +0.24% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 13.1654 mil(0.3344 mm)、底寬 11.44/頂寬 10.94 mil、間距 6 mil | 100.19 Ω | 99.9607 Ω | +0.23% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 16.8661 mil(0.4284 mm)、底寬 12.58/頂寬 12.08 mil、間距 6 mil | 100.68 Ω | 100.4389 Ω | +0.24% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 18.0472 mil(0.4584 mm)、底寬 13.15/頂寬 12.65 mil、間距 6 mil | 100.09 Ω | 99.8618 Ω | +0.23% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 20.1732 mil(0.5124 mm)、底寬 13.71/頂寬 13.21 mil、間距 6 mil | 100.02 Ω | 99.7926 Ω | +0.23% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 21.748 mil(0.5524 mm)、底寬 14.00/頂寬 13.50 mil、間距 6 mil | 100.16 Ω | 99.9214 Ω | +0.24% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| H 25.4488 mil(0.6464 mm)、底寬 14.85/頂寬 14.35 mil、間距 6 mil | 99.78 Ω | 99.5526 Ω | +0.23% | JLCPCB 線上阻抗計算器(2026-10-13 取值;εr 4.3、銅 1.6 mil) |
| IEC 61000-4-5 組合波(開路電壓) | ||||
| 電壓波前時間 | 1.19 µs | 1.2 µs | -0.49% | IEC 61000-4-5 標稱 1.2/50 µs;定義 1.67×(t90−t30) |
| 電壓持續時間 | 51.63 µs | 50 µs | +3.26% | IEC 61000-4-5 標稱 1.2/50 µs;第 3 版定義 50%→50% |
| IEC 61000-4-5 組合波(短路電流) | ||||
| 電流波前時間 | 7.75 µs | 8 µs | -3.09% | IEC 61000-4-5 標稱 8/20 µs;定義 1.25×(t90−t10) |
| 電流持續時間 | 21.55 µs | 20 µs | +7.75% | IEC 61000-4-5 標稱 8/20 µs;第 3 版定義 1.18×(50%→50%) |
| 等效輸出阻抗 Vpk/Ipk | 1.96 Ω | 2 Ω | -2.17% | IEC 61000-4-5:開路峰值電壓/短路峰值電流=2 Ω |
| 4 kV 打進不同負載的峰值電流 | ||||
| 總阻抗 42 Ω(外加 40 Ω) | 96.0 A | 96 A | -0.02% | ST AN4275(DocID024389 Rev 1)Table 2 |
| 總阻抗 12 Ω(外加 10 Ω) | 340.9 A | 334 A | +2.06% | ST AN4275(DocID024389 Rev 1)Table 2 |
| 總阻抗 2 Ω(短路) | 2044.3 A | 2000 A | +2.22% | ST AN4275(DocID024389 Rev 1)Table 2 |
| IEC 61000-4-2 ESD 產生器(打進 2 Ω 校正靶) | ||||
| 第一峰電流(8 kV) | 30.4 A | 不列原值 | 1~3% | TI SLVA233A Table 2(p.3) |
| 上升時間 10–90% | 0.85 ns | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SLVA233A Table 2 的範圍(取範圍中間值比) |
| 30 ns 電流(8 kV) | 13.8 A | 不列原值 | >3% | TI SLVA233A Table 2(p.3) 超過容許範圍:這個等效電路要同時壓住第一峰、上升時間與 30/60 ns,30 ns 這點偏低;我們沒有為了變綠去硬調。二手資料寫規範容許 ±30%,原文未取得 |
| 60 ns 電流(8 kV) | 7.4 A | 不列原值 | >3% | TI SLVA233A Table 2(p.3) |
| TVS 模型 vs TI TPD1E10B06 量測圖(參數取自另一張圖 5-3,這裡是獨立驗證) | ||||
| 鉗位尖峰(+8 kV) | 77.61 V | 不列原值 | 1~3% | TI TPD1E10B06 圖 5-1 目測(尖峰高度受量測與走線電感影響) |
| 鉗位電壓 @30 ns | 15.38 V | 不列原值 | >3% | TI TPD1E10B06 圖 5-1 目測 |
| 鉗位電壓 @60 ns | 12.63 V | 不列原值 | 1~3% | TI TPD1E10B06 圖 5-1 目測 |
| 鉗位電壓 @100 ns | 10.87 V | 不列原值 | >3% | TI TPD1E10B06 圖 5-1 目測 |
| 鉗位電壓 @200 ns | 9.61 V | 不列原值 | >3% | TI TPD1E10B06 圖 5-1 目測 |
| TVS 模型 vs datasheet 規格上限(8/20 µs) | ||||
| 1 A 鉗位電壓 | 9.73 V | 不列原值 | 在上限內 | 對照 TI TPD1E10B06 資料表 §5.6 的鉗位電壓上限 |
| 5 A 鉗位電壓 | 11.43 V | 不列原值 | 在上限內 | 對照 TI TPD1E10B06 資料表 §5.6 的鉗位電壓上限 |
| 開汲極上拉計算器 vs TI SLVA689 例題與分壓解析 | ||||
| Rp(max)(Fast mode、200 pF、3.3 V) | 1.77 kΩ | 不列原值 | <0.5% | TI SLVA689 §4 例題式 (7)(p.4) |
| Rp(min)(3.3 V、3 mA) | 966.67 Ω | 不列原值 | <0.5% | TI SLVA689 §4 例題式 (8)(p.4) |
| 以 Rp(max) 實跑 ngspice 量到的上升時間 | 300.00 ns | 不列原值 | <0.5% | 應等於 Fast mode 的上升時間上限(I2C 規格,TI SLVA689 Table 1 轉載);這格是用模擬去驗式 (5) |
| 填 Rds(on) 60 Ω、Rp 1.5 kΩ、3.3 V:ngspice 量到的低電位 | 0.13 V | 0.12692 V | +0.00% | 解析:分壓 3.3×60÷(1500+60) |
| LDO 負載暫態 vs TI TPS7A20 量測圖(另外 3 個點用來擬合,這 3 個沒有) | ||||
| 200 ns 加載下衝(1→290 mA) | 80.68 mV | 不列原值 | >3% | TI TPS7A20 圖 5-53(p.16)目測;這張圖沒拿來擬合 |
| 1 µs 卸載過衝(290→1 mA) | 14.93 mV | 不列原值 | >3% | TI TPS7A20 圖 5-52(p.16)目測;這張圖沒拿來擬合 |
| 過衝後的下降斜率 | 1.00 mV/µs | 不列原值 | >3% | TI TPS7A20 圖 5-52 目測;模型裡=1 mA ÷ 1 µF |
| TDR/傳輸線 vs 獨立的反射解析算法與有損線解析解 | ||||
| TDR 讀到第 2 段阻抗(設定 70 Ω) | 70.00 Ω | 70 Ω | -0.00% | 解析:第 1 次反射前,讀值就是該段特性阻抗 |
| 33 Ω 驅動打進 50 Ω 的入射階梯 | 0.60 V | 0.6024096385542169 V | -0.00% | 解析:Z0÷(Rs+Z0) |
| 負載端(開路)第一次到達電壓 | 1.17 V | 1.1713 V | -0.00% | 獨立反射(lattice)算法,跟 ngspice 完全不同的算法 |
| 負載端在 4.1 倍單程延遲時的電壓(已經過多次反射) | 0.95 V | 0.9549 V | -0.00% | 獨立反射(lattice)算法 |
| 有損線(30 Ω 總電阻)負載端波前 | 0.37 V | 0.3704 V | +0.05% | 解析:0.5×e^(−Rℓ/2Z0),R×ℓ=100 Ω/m×0.3 m |
| 有損線負載端直流值 | 0.38 V | 0.3846 V | +0.00% | 解析:50÷(50+30+50) |
| 上電時序 vs 解析解 | ||||
| 第 3 條軌的 PG 時間(三條串接) | 7.57 ms | 7.55 ms | +0.26% | 解析:延遲+門檻×軟啟動+PG 延遲,一路加下去 |
| 第 2 條軌的湧入電流峰值 | 2.1 A | 2.1525 A | -0.23% | 解析:C×V÷tss+V÷R |
| 第 3 條軌的湧入電流峰值 | 9.2 A | 9.282 A | -1.34% | 解析:C×V÷tss+V÷R |
| 串音(ngspice 實跑:偶/奇模各一段無損傳輸線)vs 解析式 | ||||
| 近端串音平台÷入射(100 mm、間距 0.30 mm=2 倍線寬、四端接單線阻抗) | 2.53 % | 2.525 % | +0.06% | 解析:Kb=(Ze−Zo)/(2(Ze+Zo)),Ze、Zo 用同一組 2D 場解值;這格驗的是偶奇模分解的 ngspice 線路 |
| 遠端串音峰值÷入射(同上條件,上升 100 ps) | -15.96 % | -15.972 % | -0.07% | 解析一階近似:長度×(√εo−√εe)/(2c×tr);耦合越強、這個近似越不準 |
| 線長加倍,遠端串音的倍數 | 2.00 × | 2 × | -0.00% | 理論:遠端串音和耦合長度成正比(沒飽和前) |
| 帶狀線:近端串音平台÷入射 | 3.48 % | 3.4778 % | +0.12% | 解析 Kb,Ze、Zo 用 Cohn 帶狀線精確解 |
| 帶狀線:遠端串音峰值÷入射 | 1.32×10-6 % | 0 % | 一致 | 理論:同一種介質裡偶奇模一樣快,遠端串音=0 |
| 差動對 skew(ngspice 兩條傳輸線)vs 解析式 | ||||
| 共模尖峰÷差動擺幅(δ 20 ps、上升 0–100% 66.7 ps) | 7.50 % | 7.5 % | -0.00% | 解析:(1/4)×δ÷tr;ngspice 兩條傳輸線實跑 |
| 差動 20–80% 上升時間(δ 50 ps,跟上升時間差不多大) | 63.33 ps | 63.333 ps | +0.00% | 解析:兩個斜坡相加後的精確交點(δ 小時上升時間不變,δ 大到跟上升時間相當才變慢) |
| |Sdd21| 在 5 GHz(δ 20 ps) | -0.44 dB | -0.43587 dB | -0.00 dB | 解析:20log|cos(πfδ)|;ngspice 交流分析(兩條線分別驅動,換成混模) |
| |Scd21| 在 5 GHz(δ 20 ps) | -10.20 dB | -10.2 dB | -0.00 dB | 解析:20log|sin(πfδ)| |
| 過孔殘段(ngspice 交流分析)vs 解析式 | ||||
| 殘段 2.5 mm(εr 3.8):ngspice 量到的缺口頻率 | 15.38 GHz | 15.379 GHz | -0.00% | 解析:f0=c÷(4×L×√εr) |
| 同一個過孔:Nyquist 8 GHz(16 Gbps)的 |S21| | -1.75 dB | -1.7509 dB | -0.00 dB | 解析:ABCD 矩陣(通過段+開路殘段的並聯導納) |
| 同一個過孔:缺口最深處 |S21| | -70.76 dB | -70.744 dB | -0.01 dB | 解析:同上(無損時理論上是 −∞,這裡看兩邊在掃頻點上的值一致) |
| 殘段末端加 0.3 pF 焊盤電容:缺口頻率 | 9.36 GHz | 9.3614 GHz | +0.00% | 解析:殘段末端接電容的輸入阻抗 Zin=Zv(ZL+jZv·tanβl)/(Zv+jZL·tanβl),找 |S21| 最小點 |
| 背鑽建議:16 Gbps 要共振 ≥3 倍 Nyquist,算出最長殘段後 ngspice 實跑那個長度的缺口頻率 | 24.00 GHz | 24 GHz | -0.00% | 定義:3 倍 Nyquist=24 GHz(最長殘段由解析 f0 二分法反算,ngspice 獨立量缺口) |
| 電源阻抗 PDN(ngspice 交流分析)vs 解析式 | ||||
| 預設電容組合:|Z| 最高點(反共振峰) | 7.32 mΩ | 7.32385 mΩ | -0.00% | 解析:同一個網路的複數阻抗(並聯導納相加) |
| 同一組合:最高點的頻率 | 0.50 MHz | 0.501187 MHz | +0.00% | 解析:同上,掃描點相同 |
| 同一組合:1 MHz 的 |Z| | 1.82 mΩ | 1.82459 mΩ | +0.00% | 解析:同上 |
| DC-DC 降壓(ngspice 開關模擬)vs TI SLVA477C 公式 | ||||
| 電感漣波電流 ΔIL(12→3.3 V、480 kHz、2.2 µH) | 2.3 A | 不列原值 | <0.5% | TI SLVA477C 式 2;ngspice 理想同步降壓開關模擬量峰對峰 |
| 輸出電壓漣波,電容那一項(47 µF、ESR≈0) | 12.53 mV | 不列原值 | <0.5% | TI SLVA477C 式 12:ΔIL÷(8×fS×C)。⚠️ 有 ESR 時式 12+13 是兩項直接相加的保守上限(兩項相位不同),頁面上兩個都列 |
| 電感峰值電流 | 5.1 A | 不列原值 | <0.5% | TI SLVA477C 式 4:IOUT+ΔIL÷2 |
| 磁珠濾波:解析式 vs 二階 RLC 封閉解、vs ngspice .ac | ||||
| 增益峰高度(純二階:L 1.208 µH、R 0.31 Ω、C 1.1 µF) | 10.68 dB | 10.6756 dB | -0.00 dB | 封閉解:|H|max=1/(2ζ√(1−ζ²)),ζ=(R/2)·√(C/L) |
| 增益峰頻率(同上) | 134.90 kHz | 135.013 kHz | -0.09% | 封閉解:f=(1/2π√(LC))·√(1−2ζ²) |
| 完整電路(不加阻尼)的增益峰:解析式 vs ngspice .ac | 10.50 dB | 10.489 dB | +0.01 dB | 同一個電路(磁珠三元件模型+兩顆電容含 ESR/ESL+源阻抗+負載)丟給 ngspice 做 .ac 掃頻 |
| 完整電路+R+大電容阻尼:整條曲線解析 vs ngspice 最大差 | 2.95×10-10 dB | 0 dB | 一致 | 同上,1 kHz~1 GHz 每十倍頻 60 點逐點比 |
| 外部對照:TDK MPZ1608S101A+10 nF 的增益峰頻率 | 2.14 MHz | 2.5 MHz | -14.28% | 量測:ADI《Ferrite Bead Demystified》圖 4b(Power Systems Design 轉載版,從原圖像素讀出約 2.5 MHz,讀圖誤差約 ±0.2 MHz);磁珠參數:TDK Equivalent Circuit Model Library 的 MPZ1608S101ATAH0 簡易模型(2026-02-27 版;TDK 條款禁止轉散布,數值請到 TDK 網站查);電容 ESR 50 mΩ、ESL 1 nH 是估計值(峰值頻率幾乎不受影響) |
| 同上:增益峰高度,簡易模型比量測高幾 dB(量測約 +10.8 dB) | 12.12 dB | 0 dB | 有差 | 同上,量測約 +10.8 dB(讀圖誤差約 ±0.5 dB)。預測是源阻抗當 0 的條件。另用 TDK 公開的這顆磁珠 S 參數量測檢查:磁珠在 2~3 MHz 本身跟簡易模型一致,所以差距不在磁珠模型;ADI 沒寫量測時的源阻抗;若源阻抗約 2 Ω 可以解釋這個差距(這個值是從量測反推的,ADI 沒寫,不算獨立驗證),所以這一列反推、不計分。頻率低 14% 的原因判不了(可能是電容實際容值) |
| 輸出電壓公差:最壞情況 vs 封閉式、蒙地卡羅 vs RSS | ||||
| 最壞情況上限(VREF ±1%、電阻 ±1%,不含溫漂) | 3.40 V | 3.40348 V | -0.00% | 封閉式:VREF(1+a)·(1+R1(1+b)/(R2(1−b)));這頁是把每一種組合都算一次再取最大 |
| 最壞情況下限(同上) | 3.23 V | 3.22856 V | -0.00% | 封閉式:VREF(1−a)·(1+R1(1−b)/(R2(1+b))) |
| 蒙地卡羅標準差 vs RSS(公差=±3σ 常態,2 萬次) | 18.64 mV | 18.5709 mV | +0.37% | RSS:σ=√Σ(各項靈敏度×公差÷3)²;超過 ±3σ 的抽樣(約 0.27%)夾在上下限,標準差幾乎不變;2 萬次的抽樣誤差約 ±0.5% |
| 蒙地卡羅標準差 vs RSS(公差內均勻分布) | 32.31 mV | 32.1658 mV | +0.45% | RSS:σ=√Σ(各項靈敏度×公差÷√3)² |
| TI 算例:VREF 0.6 V ±0.5%、VOUT 0.85 V、電阻 1% 的最壞誤差 | 1.10 % | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI Power Tips SSZT815 Table 1。TI 用線性近似;這頁把所有組合實際算一次(取正負兩邊較大的那邊) |
| 同上,電阻 0.1% | 0.56 % | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SSZT815 Table 2 |
| 121 kΩ/10 kΩ 分壓、電阻 ±1% 的最壞分壓比上限 | 13.34 | 13.344 | +0.00% | Jason Sachs(EmbeddedRelated,旁證):分壓比 13.100,±1% 時 12.860~13.344 |
| 同上,分壓比下限 | 12.86 | 12.86 | +0.00% | 同上 |
| 晶振:負載電容、臨界跨導、驅動功率 vs 原廠應用筆記算例 | ||||
| 外掛電容:CL 15 pF、雜散 5 pF、C1=C2 | 20.00 pF | 20 pF | +0.00% | ST AN2867 Rev 10(2015-08;讀的是 Raltron 網站轉載版)§3.3(p.13):CL1=CL2=20 pF |
| 臨界跨導:8 MHz、C0 7 pF、CL 10 pF、ESR 80 Ω | 0.23 mA/V | 0.23 mA/V | +1.59% | ST AN2867 §3.4(p.13–14):gm_crit=0.23 mA/V(原文取兩位有效數字) |
| 同上,晶片 gm 25 mA/V 的增益餘裕 | 106.99 倍 | 107 倍 | -0.01% | ST AN2867 §3.4:gain margin=107 |
| 頻率偏移:C1 0.01 pF、C0 5 pF、CL 20 pF | 200.00 ppm | 200 ppm | +0.00% | Raltron《Crystal Mini Primer Part 1》Fig.3 圖說:離 fs +200 ppm |
| 靈敏度:同上晶振,CL 10 pF | -22.22 ppm/pF | -22.22 ppm/pF | +0.01% | Raltron Fig.4 圖說:−22.22 ppm/pF |
| 靈敏度:同上晶振,CL 20 pF | -8.00 ppm/pF | -8 ppm/pF | +0.00% | Raltron Fig.4 圖說:−8 ppm/pF |
| 湧入電流:TI、Vishay 算例與 TI 實測 | ||||
| TI 算例:5 V、22 µF、上升時間 650 µs 的湧入電流 | 135.38 mA | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI TPS22918 資料表 SLVSD76C §9.2.2.5 的算例(式 13) |
| TI 實測:TPS22965、3.3 V、22 µF、CT 0 的峰值(上升時間用 TI 實測值) | 697.74 mA | 不列原值 | >3% | TI SLVA670A 圖 10~12(p.9~10)實測峰值,三組上升時間都直接用實測值(沒有經過 CT 換算)。這組是算出來比實測高 4.2%,另外兩組是實測比算出來高約 12%(實測是峰值,大於上升期間的平均值,方向合理)。這組方向相反,原因判不了,可能是電容實際容值(陶瓷電容加直流偏壓後容值會變小)、電流探棒頻寬或上升時間讀值(單調上升時峰值不會低於平均,原文沒有足夠資訊判斷) |
| 同上,CT 150 pF | 276.70 mA | 不列原值 | >3% | 同上;實測峰值比算出的平均充電電流高 12% |
| 同上,CT 2200 pF | 28.13 mA | 不列原值 | >3% | 同上;實測峰值比算出的平均充電電流高 12% |
| 直接接電容的峰值上限:20 V、ESR 90 mΩ | 222.2 A | 222 A | +0.10% | Vishay OS-CON 應用注意事項(文件 90018)p.1:大於 222 A(20 V/0.09 Ω) |
| 直接接電容(5 V、22 µF、R 40 mΩ、L 50 nH)的峰值:解析解 vs ngspice 暫態 | 62.0 A | 61.9882 A | -0.00% | 同一個串聯 R、L、C 電路丟給 ngspice 做 .tran |
| 保險絲:4 A 矩形 1 ms、10 萬次(降額 0.35)需要的 I²t | 0.05 A²s | 0.0457 A²s | +0.03% | Vishay《How to select the right fuse》(文件 50092)p.6:0.016÷0.35=0.0457 A²s |
| 走線載流:依 IPC-2152 數據的擬合式(Brooks & Adam 2015)對論文自己給的數字 | ||||
| 內層 2 oz、截面 500 mil²、25 A 的溫升(依 IPC-2152 數據的擬合式) | 101.56 °C | 100 °C | +1.56% | Brooks & Adam 2015 附錄 3:IPC-2152 2 oz 內層圖上這一點正好落在 100 °C 線 |
| 外層 1 oz、200 mil、15 A 的溫升(依 IPC-2152 數據的擬合式) | 79.39 °C | 96 °C | -17.30% | Brooks & Adam 2015 第 5 節:IPC 試片條件的熱模擬(TRM)峰值溫升 96 °C;1 oz 外層 IPC-2152 沒有原始圖,擬合式在這裡本來就是外推 |
| IPC-2221 公式在外層寬線的偏差(示範用):外層 1 oz、200 mil、15 A 的溫升 | 44.59 °C | 96 °C | -53.56% | 不計入驗證總數(公式本身的已知限制,不是這頁計算器的錯)。對照同上(論文熱模擬 96 °C);所以這頁同時列出依 IPC-2152 數據的結果 |
| 走線熔斷電流:Onderdonk 公式 vs 銅物性推導與論文例題 | ||||
| Onderdonk 常數 t·(I/A)² ×1000(Ta 20 °C、A 用 mil²;論文 Eq. 6 寫 0.0346) | 34.59 | 34.84 | -0.72% | 第二把尺:銅的物性絕熱積分 d·c/(ρ20·α)·ln(1+α·1063)(8960 kg/m³、385 J/(kg·K)、1.7241×10⁻⁸ Ω·m、0.00393/°C),跟 Onderdonk 的經驗常數無關;室溫比熱、線性電阻的簡化 |
| 論文例題:截面 103 mil²、1 秒的熔斷電流 | 19.2 A | 19 A | +0.82% | Brooks & Adam 2015:Onderdonk 對 103 mil²、1 秒得 19 A(論文取整數) |
| 開關節點 RC 緩衝器:ROHM 實測例題、TI 論壇例題、ngspice | ||||
| ROHM 實測例:217.4 MHz、加 680 pF 降到 108.7 MHz → 寄生電容 Cp | 226.67 pF | 227 pF | -0.15% | ROHM〈Snubber Circuit for Buck Converter IC〉2016-10 Rev.001 第 3~4 頁:實測振鈴 217.4 MHz,加 680 pF 實測約 108.7 MHz;文件算出 227 pF |
| 同上 → 寄生電感 Lp | 2.36 nH | 2.36 nH | +0.19% | 同上;文件算出 2.36 nH |
| 同上 → 特性阻抗 Z(建議緩衝電阻) | 3.23 Ω | 3.22 Ω | +0.30% | 同上;文件算出 3.22 Ω、選 3.3 Ω,220/470/680/1000 pF 逐一實測波形,680 pF 時振鈴消失 |
| 同上 → 緩衝電容 3×Cp(680 pF)、5 V、1 MHz 的電阻功耗 | 17.00 mW | 17 mW | +0.00% | ROHM 同一份文件第 4 頁:680 pF、VIN 5 V、fSW 1 MHz → 17 mW(24 V 時 0.39 W,建議額定功率取 2 倍以上) |
| TI 論壇實測例(同步降壓):特性阻抗 Z | 2.16 Ω | 不列原值 | >3% | TI E2E 論壇附件〈RC Snubber Design in Synchronous Buck Converter〉第 2 頁設計例(示波器量的週期)。這頁用量到的週期比精確算 Cp;文件用「剛好兩倍」的近似 Cs/3,而且文件寫的 Lp 用它自己的式子推不出來,所以只對 Z |
| ngspice:用推出的 Lp、Cp 模擬振鈴頻率(不加電容) | 217.40 MHz | 217.4 MHz | -0.00% | 不計入驗證總數(跟公式同一套 LC 物理,只證明推導與實作正確)。對 ROHM 實測 217.4 MHz;5 V 階躍、量跨過終值的週期 |
| ngspice:同上,開關節點加 680 pF | 108.69 MHz | 108.7 MHz | -0.01% | 不計入驗證總數(跟公式同一套 LC 物理,只證明推導與實作正確)。對 ROHM 實測約 108.7 MHz |
| IBIS 讀入:行為模型 vs 抽出它的電晶體級驅動器(建模沒用過的負載) | ||||
| min 角落(3.0 V、慢):上升、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 2618.67 ps | 2603.78 ps | +0.57% | 同一顆示範驅動器改成示範角落(min:3.0 V、電晶體強度 −15%;max:3.6 V、+15%,我們自己設的,不代表任何製程)的電晶體級,對同一份 IBIS 的 min/max 欄;min 欄照規格 §9 是慢、弱,max 是快、強 |
| min 角落(3.0 V、慢):上升、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 1736.78 ps | 1745.9 ps | -0.52% | 同上 |
| min 角落(3.0 V、慢):上升、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 1675.85 ps | 1709.45 ps | -1.97% | 同上 |
| min 角落(3.0 V、慢):下降、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 2881.74 ps | 2865.06 ps | +0.58% | 同上 |
| min 角落(3.0 V、慢):下降、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 2004.98 ps | 2007.98 ps | -0.15% | 同上 |
| min 角落(3.0 V、慢):下降、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 1891.00 ps | 1926.95 ps | -1.87% | 同上 |
| max 角落(3.6 V、快):上升、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 1916.25 ps | 1910.56 ps | +0.30% | 同上 |
| max 角落(3.6 V、快):上升、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 946.03 ps | 970.87 ps | -2.56% | 同上 |
| max 角落(3.6 V、快):上升、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 1173.12 ps | 1191.82 ps | -1.57% | 同上 |
| max 角落(3.6 V、快):下降、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 2052.86 ps | 2045.77 ps | +0.35% | 同上 |
| max 角落(3.6 V、快):下降、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 1089.26 ps | 1113.75 ps | -2.20% | 同上 |
| max 角落(3.6 V、快):下降、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 1290.33 ps | 1312.77 ps | -1.71% | 同上 |
| IBIS 行為模型 vs 電晶體級:上升、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 2184.08 ps | 2174.31 ps | +0.45% | 電晶體級=抽出這份 IBIS 的同一個示範驅動器(命令列 ngspice 47,LEVEL 1 MOSFET,自己寫的電路);這三種負載建模時沒有用過。方法:IBIS I/O Buffer Accuracy Handbook §4.3(ibis.org/accuracy/handbook.pdf)——電晶體級與行為模型對同一負載理論上應重合 |
| IBIS 行為模型 vs 電晶體級:上升、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 1251.72 ps | 1273.36 ps | -1.70% | 同上 |
| IBIS 行為模型 vs 電晶體級:上升、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 1369.31 ps | 1396.5 ps | -1.95% | 同上 |
| IBIS 行為模型 vs 電晶體級:下降、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 2368.96 ps | 2357.34 ps | +0.49% | 同上 |
| IBIS 行為模型 vs 電晶體級:下降、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 1444.02 ps | 1462.83 ps | -1.29% | 同上 |
| IBIS 行為模型 vs 電晶體級:下降、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 1524.47 ps | 1555.61 ps | -2.00% | 同上 |
| IBIS 模型接回建模治具(上升、50 Ω 接 0 V):跟表格最大差 | 3.60 mV | 0 mV | 有差 | 自檢:證明讀檔、切換係數與行為模型算對了自己的資料(理想 0);不證明對真實晶片準 |
| IBIS 模型接回建模治具(上升、50 Ω 接 3.3 V):跟表格最大差 | 7.36 mV | 0 mV | 有差 | 自檢:證明讀檔、切換係數與行為模型算對了自己的資料(理想 0);不證明對真實晶片準 |
| IBIS 模型接回建模治具(下降、50 Ω 接 0 V):跟表格最大差 | 5.98 mV | 0 mV | 有差 | 自檢:證明讀檔、切換係數與行為模型算對了自己的資料(理想 0);不證明對真實晶片準 |
| IBIS 模型接回建模治具(下降、50 Ω 接 3.3 V):跟表格最大差 | 2.82 mV | 0 mV | 有差 | 自檢:證明讀檔、切換係數與行為模型算對了自己的資料(理想 0);不證明對真實晶片準 |
| 第二顆示範驅動器(驅動力約 0.4 倍、較慢):上升、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 6765.11 ps | 6705.48 ps | +0.89% | 同一套流程換一顆性質不同的電晶體級驅動器(KP 0.4 倍、前級電容 2 倍、C_comp 4 pF),證明不是只對一顆成立 |
| 第二顆示範驅動器(驅動力約 0.4 倍、較慢):上升、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 5537.20 ps | 5508.69 ps | +0.52% | 同上 |
| 第二顆示範驅動器(驅動力約 0.4 倍、較慢):上升、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 4591.45 ps | 4676.61 ps | -1.82% | 同上 |
| 第二顆示範驅動器(驅動力約 0.4 倍、較慢):下降、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+末端 5 pF,負載端 50% 延遲 | 7747.97 ps | 7676.52 ps | +0.93% | 同上 |
| 第二顆示範驅動器(驅動力約 0.4 倍、較慢):下降、直接推 10 pF,負載端 50% 延遲 | 6426.06 ps | 6403.47 ps | +0.35% | 同上 |
| 第二顆示範驅動器(驅動力約 0.4 倍、較慢):下降、75 Ω 線 0.5 ns+末端 100 Ω 接 VCC/2,負載端 50% 延遲 | 5359.20 ps | 5454.06 ps | -1.74% | 同上 |
| IBIS 眼圖 vs 電晶體級打同一串 PRBS7:200 Mb/s、串 25 Ω+50 Ω 線 1 ns+5 pF,眼高 | 3.30 V | 3.3 V | +0.00% | 電晶體級=抽出示範 IBIS 的同一顆驅動器直接跑 127 位元(命令列 ngspice 47);IBIS 端每個位元邊界接上對應邊緣的切換係數,直接跑整串(非線性,不用脈衝響應疊加) |
| 同上,眼寬 | 0.96 UI | 0.9621 UI | -0.12% | 同上;眼寬=1 UI − 交叉點相位的峰對峰 |
| IBIS 眼圖 vs 電晶體級打同一串 PRBS7:400 Mb/s、同上(位元時間略短於切換時間,頁面會提醒),眼高 | 3.19 V | 3.177 V | +0.28% | 同上 |
| 同上,眼寬 | 0.84 UI | 0.8018 UI | +4.66% | 同上;眼寬=1 UI − 交叉點相位的峰對峰 |
| IBIS 眼圖 vs 電晶體級打同一串 PRBS7:100 Mb/s、不加串聯電阻(反射振鈴大),眼高 | 3.30 V | 3.3014 V | -0.00% | 同上;振鈴大,眼高取眼高最大的取樣相位(跟網站其他眼圖一致) |
| 同上,眼寬 | 0.98 UI | 0.9803 UI | +0.14% | 同上;眼寬=1 UI − 交叉點相位的峰對峰 |
| IBIS 讀入:原廠公開 IBIS 檔放回它自己的建模治具(原廠檔不放網站,只列重建誤差;預先算好) | ||||
| Infineon PSoC 4000S(GPIO,快):12 個模型 48 條波形,IBIS 模型放回原廠建模治具、跟檔內 V-T 表的最大差(占 VCC) | 0.09 % | 0 % | 有差 | 原廠公開 IBIS 檔(typ 角落;檔不放網站,只放重建誤差)。證明我們讀檔與行為模型對原廠資料算得回來,不證明對真實晶片準 |
| Infineon PSoC 4000S(GPIO,慢):12 個模型 48 條波形,IBIS 模型放回原廠建模治具、跟檔內 V-T 表的最大差(占 VCC) | 0.15 % | 0 % | 有差 | 原廠公開 IBIS 檔(typ 角落;檔不放網站,只放重建誤差)。證明我們讀檔與行為模型對原廠資料算得回來,不證明對真實晶片準 |
| TI SN74LVC1G08:4 個模型 16 條波形,IBIS 模型放回原廠建模治具、跟檔內 V-T 表的最大差(占 VCC) | 0.39 % | 0 % | 有差 | 原廠公開 IBIS 檔(typ 角落;檔不放網站,只放重建誤差)。證明我們讀檔與行為模型對原廠資料算得回來,不證明對真實晶片準 |
| Renesas HD74ALVC1G125:1 個模型 4 條波形,IBIS 模型放回原廠建模治具、跟檔內 V-T 表的最大差(占 VCC) | 4.40 % | 0 % | 有差 | 原廠公開 IBIS 檔(typ 角落;檔不放網站,只放重建誤差)。證明我們讀檔與行為模型對原廠資料算得回來,不證明對真實晶片準 |
| 跨電源域倒灌檢查器:示範電路埋的已知問題、誤報、倒灌電流 vs 手算 | ||||
| 示範電路埋的已知跨域問題,抓到幾個 | 3.00 個 | 3 個 | +0.00% | 自建示範電路(不是任何客戶的電路):S5 上拉接 S0 晶片的 /SMB_DAT(倒灌)、S5 的 EC 直接接 S0 1.8 V 腳的 /WAKE_N(倒灌)、S0 的驅動端與上拉在 S3/S5 斷電時 S5 的 EC 讀成低的 /PWRBTN_N(接收端讀不到電位) |
| 兩個不該報倒灌的 net(同電源域上拉 /DDC_SCL、S0 上拉進 S5 晶片 /PWRBTN_N)誤報倒灌幾個 | 0.00 個 | 0 個 | 一致 | 同一份示範電路。不報的前提:/DDC_SCL 的上拉和晶片同在 S0;/PWRBTN_N 的上拉電源和驅動端 U3(第 31 腳 output)都在 S0,S5 晶片 U1 在這條線上只有輸入腳(第 12 腳 input)——S0 有電時 S5 一定有電,S0 斷電時沒有任何一端推電流。若 U1 那支腳其實是輸出,這一列就不成立 |
| /SMB_DAT 倒灌電流:ngspice .op vs 手算 | 0.24 mA | 0.245455 mA | -0.73% | 手算 (VA − 0.6 V) ÷ (R + Roff),二極體壓降固定 0.6 V;ngspice 用 IS 1e-14 的二極體模型,兩者差的就是二極體實際壓降 |
| /WAKE_N 倒灌電流(直連,驅動端 50 Ω):ngspice .op vs 手算 | 2.48 mA | 2.57143 mA | -3.38% | 同上 |
| 低電位有效名稱規則:19 個不該判的線名(差動對 _N、左右聲道 _L、A/B 組別 _B、意思不明的 DATA_L/LED_L、會被短字誤中的 PGA_L/SCREEN_L/OPEN_L/INTEL_B/CSI_B 等),誤判幾個 | 0.00 個 | 0 個 | 一致 | 清單裡同時有成對的 _P/_R/_A;規則:_N 有成對 _P 就是差動對、_L/_B 要像控制訊號(RST、EN、WAKE…)而且沒有成對的 _R/_A |
| 同上,20 個該判的線名(PWRBTN_N、RESET#、WAKE_L、N_RST、PLTRST_B、SYS_RESET_N、~CS、PG_B、VR_HOT_L、PWRGD_B、LID_B、PROCHOT_L、INT_L、PCIE_PERST_N、VR_HOT_N、MUTE_L、BLEN_B、SYS_PWROK_N、STBY_L、PGOOD_L),漏判幾個 | 0.00 個 | 0 個 | 一致 | 同一份清單;名稱規則只是猜,頁面也寫明以晶片規格書為準 |
| 每個電源狀態下輸入腳讀到什麼:示範電路 5 支接收腳 × S0/S3/S5,跟人工判讀不同的格數 | 0.00 格 | 0 格 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀(同一份示範電路):/PWRBTN_N 的 U1 在 S3、S5 被拉到斷電的軌,其他格都是被驅動、被上拉到有電的軌,或接收端自己沒電 |
| 標腳位內建上拉/下拉後的判讀:/PWRBTN_N 的 U1 在 S3、S5,3 種標註(無、內建上拉、內建下拉)× 2 狀態跟人工判讀不同的格數 | 0.00 格 | 0 格 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀:沒標=被拉到斷電的軌(低有效=被觸發,紅);內建上拉=跟拉到斷電軌的外部上拉互拉、看阻值(黃);內建下拉=讀成低、低有效=被觸發(紅) |
| 內建上拉漏進斷電軌:/PWRBTN_N 的 U1 標內建上拉時該報 1 筆(S3、S5、低風險),沒標或標內建下拉時該報 0 筆,不符的次數 | 0.00 次 | 0 次 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀:U1(S5,有電)內建上拉經 R3 流進斷電的 S0 軌 |
| 串聯元件兩端同名:示範電路埋的 3 顆(耳機輸出 12 Ω、0 Ω 兩側標籤同名 → 高;電容兩端都接地 → 中),漏抓或等級不對幾顆 | 0.00 顆 | 0 顆 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀(自建示範,泛用名稱) |
| 同上,不該報的:右聲道正確改名的串聯元件、並聯電容、去耦電容、晶片多支地腳、連接器多支地腳、ESD 保護陣列訊號直通的兩支腳,加上倒灌示範電路整份,誤報幾顆 | 0.00 顆 | 0 顆 | 一致 | 同一份示範;連接器/晶片不在檢查對象內 |
| 只接一支腳的 net:短路示範埋的 13 條(標籤打錯字 MIC_BIAS/MIC_BAIS → 高;單獨一條 SPARE_GPIO,以及不能當成打錯字的:只差編號或左右的 GPIO1/GPIO2、LINE_L/LINE_R,短縮寫 SPI_CS/SPI_CLK,腳位名 PC12/PB13,成對訊號 USB3_SSRXN/SSTXN → 中),漏抓或等級不對幾條 | 0.00 條 | 0 條 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀(自建示範,泛用名稱) |
| 同上,其他每條都接兩支腳以上的 net,加上倒灌示範整份,誤報幾條 | 0.00 條 | 0 條 | 一致 | 同一份示範 |
| 只接一支腳的 net,在 8 份公開 KiCad 專案(GitHub:im-tomu/tomu-hardware、kiibohd/pcb、linklayer/cantact-hw、MalphasWats/hawk、pms67/STRF-Kicad、SukkoPera/OpenFlops;MNT Reform 筆電主機板 source.mnt.re;KiCad 10 內附示範 CM5 載板,共 1210 顆元件、1390 條 net)上標成「像打錯字」的高風險誤報條數(第一版規則 37 條,MNT 上另有 USB3 收發成對 8 條,調整後) | 0.00 條 | 0 條 | 一致 | 55 條單腳 net 逐條看過名稱:35 條是 kiibohd 鍵盤 MCU 沒用到的腳位(PC0~PC31 等),6 條是 OpenFlops 只接一端的 SPI/SWD/選擇線,13 條是 MNT 的 USB3 收發、開機設定腳等,1 條是 CM5 的 GLOBAL_EN;沒有一條是另一條的打錯字(它們會照規則列成「中」);預先算好 |
| 同上 8 份,故意把 202 條 net 的其中一支腳改成打錯字的名字(相鄰對調、刪一字、多一字、換一字各 202 次,共 808 次),沒抓到或指錯原名的次數 | 0.00 次 | 0 次 | 一致 | 注入測試;只測名字裡有 4 個字以上英文段的 net(另外 1188 條是含數字的腳位名、短縮寫或 KiCad 自動命名的 Net-(…),前兩類打錯字目前抓不到) |
| 電源 net 推斷:24 個名稱(+3V3_S5、P1V05_S0、+5VALW、+3VS、+1.2V、+VBUS、~rdy_3v3、5V_PWR_EN、3V3_PG、LPC_VCC…)的電壓與電源域,判錯幾個 | 0.00 個 | 0 個 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀;+1.2V、+3.3V、+VBUS、~rdy_3v3 是公開 netlist 上實際出現、第一版判錯的寫法(+1.2V 讀成 2 V、+VBUS 讀成 3.3 V、~rdy_3v3 當成電源);5V_PWR_EN、3V3_PG、30V_GATE、VCC_SENSE、+5V_FB(控制訊號被當成電源)與 LPC_VCC、USB_PWR(電源沒認出來)是 MNT Reform 主機板(CERN-OHL-S v2)上第二版判錯的寫法 |
| 電源 net 推斷(看腳位型態):名稱有 GATE/EN/PG 但接著晶片電源腳的仍算電源(30V_GATE),名稱只有 PWR 而接著電源腳或磁珠的算(USB_PWR、SPK_PWR),只接訊號腳的不算(5V_PWR_EN、3V3_PG、PWR_BUT),7 條 net 判錯幾條 | 0.00 條 | 0 條 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀;仿 MNT Reform 主機板實際寫法(30V_GATE 是降壓 IC 的輸入電源) |
| 穩壓器示範(仿 MNT Reform):該報的 2 筆(MCU 讀的線被拉到斷電的軌;接兩組電源的晶片被拉到自己的其中一組,要標「中、請確認」)有沒有漏,加上不該報的 2 筆(穩壓器 FB 接自己的輸出、EN 被拉到名稱沒有電壓的輸入軌)誤報幾筆 | 0.00 筆 | 0 筆 | 一致 | 不計入驗證總數(作者自己判讀、自己建的示範)。人工判讀(自建小 netlist) |
| 串聯元件兩端同名,在同上 8 份公開專案上的誤報顆數(第一版:CM5 載板的 ESD 保護陣列 PUSB3F96X 3 顆被列 15 筆,那是訊號直通兩支腳的設計) | 0.00 顆 | 0 顆 | 一致 | 人工判讀;剩下 cantact-hw 3 顆 4 腳焊接跳線列「中、請確認」,是規則設計就要列的;預先算好 |
| 倒灌與讀錯電位,在 MNT Reform 筆電主機板(CERN-OHL-S v2,529 顆元件)上:把 LPC_VCC、VIN、30V_GATE 設成常時有電、其他設成 S0 後,屬於正常設計卻被報的筆數(第一版 6 筆:穩壓器自己的 FB/RESET 上拉到自己的輸出 4 筆、名稱沒有電壓卻被當 3.3 V 比較 2 筆) | 0.00 筆 | 0 筆 | 一致 | 人工逐筆判讀;剩下 5 筆中風險是真的跨域接法(RTC 的 I2C 接到斷電的 SOM、電源管理晶片推斷電的 SOM 喚醒腳與負載開關 EN),是不是問題要看那幾顆的腳位耐壓,判不了;預先算好,原檔不放網站 |
| DC-DC 效率推算 vs TI 實測(SLVA390A Table 1) | ||||
| TPS54620 12→3.3 V、1 A 效率(用 TI 的 5 V 實測推算) | 89.76 % | 不列原值 | 1~3% | 對照 TI SLVA390A Table 1:同一顆在 3.3 V 的實測效率;推算方法與元件參數照 SLVA390A(文件例題的 DCR 單位有一處誤植,照它算出的功耗取用) |
| TPS54620 12→3.3 V、2 A 效率(用 TI 的 5 V 實測推算) | 91.88 % | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI SLVA390A Table 1:同一顆在 3.3 V 的實測效率;推算方法與元件參數照 SLVA390A(文件例題的 DCR 單位有一處誤植,照它算出的功耗取用) |
| TPS54620 12→3.3 V、3 A 效率(用 TI 的 5 V 實測推算) | 91.67 % | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI SLVA390A Table 1:同一顆在 3.3 V 的實測效率;推算方法與元件參數照 SLVA390A(文件例題的 DCR 單位有一處誤植,照它算出的功耗取用) |
| TPS54620 12→3.3 V、4 A 效率(用 TI 的 5 V 實測推算) | 90.97 % | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI SLVA390A Table 1:同一顆在 3.3 V 的實測效率;推算方法與元件參數照 SLVA390A(文件例題的 DCR 單位有一處誤植,照它算出的功耗取用) |
| TPS54620 12→3.3 V、5 A 效率(用 TI 的 5 V 實測推算) | 89.93 % | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI SLVA390A Table 1:同一顆在 3.3 V 的實測效率;推算方法與元件參數照 SLVA390A(文件例題的 DCR 單位有一處誤植,照它算出的功耗取用) |
| TPS54620 12→3.3 V、6 A 效率(用 TI 的 5 V 實測推算) | 88.71 % | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI SLVA390A Table 1:同一顆在 3.3 V 的實測效率;推算方法與元件參數照 SLVA390A(文件例題的 DCR 單位有一處誤植,照它算出的功耗取用) |
| 電容原廠模型(在我們的 ngspice 裡跑)vs Murata 實測(C-format 量測檔,預先算好) | ||||
| GRM155R71H103KA88:原廠模型在自諧振點的 |Z|(以實測為 100%) | 100.08 % | 100 % | +0.08% | Murata C-format 實測 .s2p(串聯接法、0 V、25 °C);原廠模型是 Murata 公開的 SPICE 靜態模型,在我們的 ngspice 裡跑;10 kHz~1 GHz 全段最大差 3.4% |
| GRM155R71C104KA88:原廠模型在自諧振點的 |Z|(以實測為 100%) | 99.70 % | 100 % | -0.30% | Murata C-format 實測 .s2p(串聯接法、0 V、25 °C);原廠模型是 Murata 公開的 SPICE 靜態模型,在我們的 ngspice 裡跑;10 kHz~1 GHz 全段最大差 3.5% |
| GRM155R61A105KE15:原廠模型在自諧振點的 |Z|(以實測為 100%) | 99.96 % | 100 % | -0.04% | Murata C-format 實測 .s2p(串聯接法、0 V、25 °C);原廠模型是 Murata 公開的 SPICE 靜態模型,在我們的 ngspice 裡跑;10 kHz~1 GHz 全段最大差 2.3% |
| GRM188R60J106ME47:原廠模型在自諧振點的 |Z|(以實測為 100%) | 99.98 % | 100 % | -0.02% | Murata C-format 實測 .s2p(串聯接法、0 V、25 °C);原廠模型是 Murata 公開的 SPICE 靜態模型,在我們的 ngspice 裡跑;10 kHz~1 GHz 全段最大差 2.8% |
| GRM21BR60J226ME39:原廠模型在自諧振點的 |Z|(以實測為 100%) | 100.20 % | 100 % | +0.20% | Murata C-format 實測 .s2p(串聯接法、0 V、25 °C);原廠模型是 Murata 公開的 SPICE 靜態模型,在我們的 ngspice 裡跑;10 kHz~1 GHz 全段最大差 2.7% |
| 電源阻抗 PDN:這頁的三參數算法 vs 兩顆 Murata 實測電容並聯的反共振峰(預先算好) | ||||
| 10 nF(0402)∥1 µF(0402):反共振峰頻率(以兩顆實測直接並聯為 100%) | 110.96 % | 100 % | +10.96% | Murata C-format 實測 .s2p 兩顆直接並聯(串聯接法、0 V、25 °C,不含焊墊與走線);這頁的三參數 C/ESR/ESL 取各自單顆實測擬合 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 123.08 % | 100 % | +23.08% | 同上 |
| 10 nF(0402)∥1 µF(0402):換成 Murata 原廠 SPICE 模型——反共振峰頻率(以實測為 100%) | 99.91 % | 100 % | -0.09% | Murata 公開 SPICE 靜態模型兩顆並聯,在我們的 ngspice 裡跑;對同一組實測並聯 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 99.98 % | 100 % | -0.02% | 同上 |
| 100 nF(0402)∥10 µF(0603):反共振峰頻率(以兩顆實測直接並聯為 100%) | 116.39 % | 100 % | +16.39% | Murata C-format 實測 .s2p 兩顆直接並聯(串聯接法、0 V、25 °C,不含焊墊與走線);這頁的三參數 C/ESR/ESL 取各自單顆實測擬合 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 132.12 % | 100 % | +32.12% | 同上 |
| 100 nF(0402)∥10 µF(0603):換成 Murata 原廠 SPICE 模型——反共振峰頻率(以實測為 100%) | 100.01 % | 100 % | +0.01% | Murata 公開 SPICE 靜態模型兩顆並聯,在我們的 ngspice 裡跑;對同一組實測並聯 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 100.18 % | 100 % | +0.18% | 同上 |
| 1 µF(0402)∥22 µF(0805):反共振峰頻率(以兩顆實測直接並聯為 100%) | 131.81 % | 100 % | +31.81% | Murata C-format 實測 .s2p 兩顆直接並聯(串聯接法、0 V、25 °C,不含焊墊與走線);這頁的三參數 C/ESR/ESL 取各自單顆實測擬合 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 98.56 % | 100 % | -1.44% | 同上 |
| 1 µF(0402)∥22 µF(0805):換成 Murata 原廠 SPICE 模型——反共振峰頻率(以實測為 100%) | 100.11 % | 100 % | +0.11% | Murata 公開 SPICE 靜態模型兩顆並聯,在我們的 ngspice 裡跑;對同一組實測並聯 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 99.79 % | 100 % | -0.21% | 同上 |
| 10 nF(0402)∥100 nF(0402):反共振峰頻率(以兩顆實測直接並聯為 100%) | 117.10 % | 100 % | +17.10% | Murata C-format 實測 .s2p 兩顆直接並聯(串聯接法、0 V、25 °C,不含焊墊與走線);這頁的三參數 C/ESR/ESL 取各自單顆實測擬合 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 97.47 % | 100 % | -2.53% | 同上 |
| 10 nF(0402)∥100 nF(0402):換成 Murata 原廠 SPICE 模型——反共振峰頻率(以實測為 100%) | 100.18 % | 100 % | +0.18% | Murata 公開 SPICE 靜態模型兩顆並聯,在我們的 ngspice 裡跑;對同一組實測並聯 |
| 同上:反共振峰高度(以實測為 100%) | 99.97 % | 100 % | -0.03% | 同上 |
| 帶狀線 Cohn 精確解、綠漆理論與實測微帶線 vs 我們自己寫的 2D 電場有限差分解(完全不同的方法;場解要幾十秒,這組預先算好) | ||||
| 帶狀線 Cohn 精確解:奇模阻抗 | 45.52 Ω | 45.4557 Ω | +0.13% | 同一個場解(線寬 0.15、間距 0.15 mm、εr 4.2,零厚度、上下地距離 0.3 mm) |
| 帶狀線 Cohn 精確解:偶模阻抗 | 52.32 Ω | 52.2918 Ω | +0.06% | 同上 |
| 單線帶狀線 Cohn 精確解:阻抗 | 49.04 Ω | 49.0021 Ω | +0.08% | 2D 場解(W 0.15、b 0.3 mm、εr 4.2、零厚度) |
| 綠漆極限:漆厚 6 mm、εr 跟板材一樣 4.2 | 47.13 Ω | 47.1174 Ω | +0.03% | 理論:線完全埋在同一種介質裡,阻抗=空氣中阻抗÷√εr(空氣中阻抗也用同一個場解算) |
| 綠漆檢查:漆的 εr=1 時跟沒漆差多少 | 9.93×10-4 Ω | 0 Ω | 一致 | 理論:εr=1 的漆等於空氣,結果必須一樣 |
| 2D 場解(含銅厚 50 µm):實測微帶線 100 mm 的阻抗 | 48.45 Ω | 48.459 Ω | -0.01% | 公開 VNA 實測檔讀出的 TDR 線段阻抗(scikit-rf MSL100,W 3.00、H 1.55 mm);εr 4.527 由同組量測的 εeff 反推,所以不是完全獨立;不算銅厚時場解是 48.96 Ω |
| 我們的 2D 場解 vs 外部:Polar Instruments 商用場解與測試板實測(應用筆記 AP8259,預先算好) | ||||
| 偏置帶狀線差動對(4 層介質):設計截面 | 130.02 Ω | 129.82 Ω | +0.15% | Polar Instruments 應用筆記 AP8259 Fig 2:Polar Speedstack 商用場解算的 Zdiff(W 45、S 100、T 12 µm) |
| 同一片測試板,切片 A 的實際尺寸 | 141.11 Ω | 140.9 Ω | +0.15% | AP8259 Table 2:Polar 用切片尺寸重算(線底 40、頂 36~37.5、間距 107、銅厚 11 µm) |
| 切片 B 的實際尺寸 | 142.73 Ω | 141.2 Ω | +1.08% | AP8259 Table 2(底 39.4、頂 35.5~36.4、間距 107、銅厚 10.5 µm) |
| 切片 C 的實際尺寸 | 140.84 Ω | 140.3 Ω | +0.38% | AP8259 Table 2(底 40~41.2、頂 36.4~38.8、間距 106、銅厚 10.5 µm) |
| 三處切片平均 vs 實測 | 141.56 Ω | 138.6 Ω | +2.14% | AP8259 Table 2:TDR 實測平均 138.6 Ω(Polar 自己的切片預測平均 140.8,比實測高 1.6%);兩條線的左右尺寸取平均,介質厚度用設計值 |
| 眼圖(脈衝響應疊加)vs 解析 | ||||
| 匹配無損線眼高(50 Ω 源→50 Ω 線→50 Ω 負載) | 0.50 V | 0.5 V | -0.00% | 解析:沒有反射與損耗時,眼高=分壓後全幅 0.5 V |
| 匹配無損線眼寬 | 1.00 UI | 1 UI | -0.00% | 解析:沒有反射時交叉點都落在位元邊界,眼寬=1 UI |
| S 參數:ngspice 交流分析 vs ABCD 矩陣解析 | ||||
| 無損三段線 |S21| 跟 ABCD 解析的最大差(0–20 GHz) | 7.05×10-15 dB | 0 dB | 一致 | 解析:ABCD 矩陣串接(跟 ngspice 交流分析是不同的算法) |
| 無損三段線 |S11| 跟 ABCD 解析的最大差(|S11|>−40 dB 的頻點) | 1.49×10-13 dB | 0 dB | 一致 | 解析:ABCD 矩陣串接 |
| 有損(100 Ω/m)|S21| 跟 ABCD(cosh/sinh)的最大差 | 3.32×10-11 dB | 0 dB | 一致 | 解析:有損 ABCD |
| 讀入 S 參數檔:格式往返一致性(自己匯出的檔再讀回來,證明讀寫一致,不是對外部真值) | ||||
| 匯出再讀回:第 1 段(50 mm 處) | 50.01 Ω | 50 Ω | +0.02% | 我們自己匯出的 .s2p 讀回來做反 FFT,對設定值;ngspice 直接暫態 TDR 也是 50.00 |
| 匯出再讀回:第 2 段(105 mm 處) | 70.01 Ω | 70 Ω | +0.02% | 同上;ngspice 直接暫態 TDR 是 70.00 |
| 匯出再讀回:S21 步階 50% 點 | 1.29 ns | 1.2916 ns | +0.01% | 解析:三段總延遲=長度×√εeff÷光速 |
| 讀入的 S21 算眼圖:3 Gbps 有損線眼高 | 0.40 V | 0.4046 V | +0.00% | ngspice 直接暫態(同一條有損線、脈衝響應疊加);兩邊是不同的路:一邊頻域反 FFT,一邊時域模擬 |
| 4 埠:兩條 50/70 Ω 線拼成 .s4p,差動 TDR 第 2 段 | 140.02 Ω | 140 Ω | +0.02% | 不耦合時差動=單線 2 倍;檢查 4 埠讀檔、埠號辨認與混模換算 |
| 4 埠:同一檔,共模 TDR 第 1 段 | 25.01 Ω | 25 Ω | +0.02% | 不耦合時共模=單線一半 |
| 讀入 S 參數檔:公開範例檔(scikit-rf,BSD-3)——前 3 項是 FR-4 微帶線/共面波導 VNA 實測(1 MHz~10 GHz),後 3 項是 Qucs 模擬的 4 埠耦合微帶線;這組預先算好,原檔太大不放網站 | ||||
| 微帶線 100 mm 實測檔:TDR 線段中間的阻抗 | 48.46 Ω | 48.439 Ω | +0.04% | 我們的 2D 場解(W 3.00、H 1.55 mm、銅厚 50 µm;εr 4.527 由同組量測反推,所以這項不是完全獨立的對照:獨立的只有場解本身,阻抗是 TDR 讀出來的) |
| 微帶線 200 減 100 mm:用步階延遲差算 εeff | 3.35 | 3.393 | -1.32% | 同一組檔用頻域相位斜率算(多線法,原始範例用的方法),1~5 GHz |
| 共面波導 200 減 100 mm:用步階延遲差算 εeff | 2.86 | 2.7982 | +2.38% | 同上,頻域相位斜率 1~5 GHz |
| 4 埠耦合微帶線(Qucs 模擬檔):差動 TDR 阻抗 | 104.00 Ω | 101.989 Ω | +1.97% | 我們的 2D 場解 2×Zodd(W 1.76、S 1、H 1.51 mm、εr 4.413);這份 .s4p 是 Qucs 用解析公式模擬的,所以差距同時包含「讀檔」與「公式 vs 場解」兩件事 |
| 同一檔:共模 TDR 阻抗 | 38.73 Ω | 38.288 Ω | +1.15% | 同上,Zeven÷2 |
| 同一檔:差動步階 50% 延遲 | 335.25 ps | 335.42 ps | -0.05% | 同上,奇模 εeff 換算 60 mm 的延遲 |
| 插入損失預算:導體損耗(2D 場解+Wheeler 增量電感)對 Pozar 公式;整條走線損耗對 scikit-rf 公開實測微帶線(預先算好) | ||||
| 導體損耗:置中帶狀線 W 0.2/b 0.5/t 0.035 mm | 1.34 dB/m | 1.3184 dB/m | +1.81% | Pozar《Microwave Engineering》式 3.198(Wheeler 增量電感推出的近似式,作者標示誤差約數 %);1 GHz、εr 1、退火銅 |
| 導體損耗:置中帶狀線 W 0.1/b 0.4/t 0.018 mm | 2.00 dB/m | 2.0826 dB/m | -3.92% | 同上,Z 在 120 Ω 附近剛好是式 3.198/3.199 切換處 |
| 導體損耗:置中帶狀線 W 0.5/b 1.0/t 0.035 mm | 0.68 dB/m | 0.6744 dB/m | +0.50% | 同上 |
| 實測微帶線 100 mm 損耗@3 GHz(只用 1 GHz 那一點反推 Df) | 0.76 dB | 0.76555 dB | -0.00 dB | scikit-rf 公開量測 MSL100/MSL200(W 3.00、H 1.55 mm、銅 50 µm、FR-4,Anritsu VNA),兩條相減抵消接頭;εr 由量測相位反推 4.4376、Df 反推 0.015757 |
| 同一條@5 GHz | 1.25 dB | 1.2968 dB | -0.04 dB | 同上 |
| 3D 全波(openEMS)vs 我們自己寫的 2D 場解:微帶線 | ||||
| 微帶 W 0.3、H 0.17 mm、εr 4.3:特性阻抗(2 GHz) | 52.98 Ω | 52.14 Ω | +1.60% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 50.96/51.81/52.14 Ω 單調逼近 2D 值(2026-10-12 用兩組探針重跑 51.02/51.83/52.14,外插 53.00 Ω、對 2D 差 0.05%;p 0.76 小於 1,外插僅供參考。再加到細度 5(11 M 格)52.39 Ω,用細度 2/3/5 外插 52.78 Ω(p 0.97),對 2D 差 −0.37%;細度 4 那組的能量衰減特別慢、跑到步數上限還沒結束,資料截斷不用) |
| 同上:有效介電常數(2 GHz) | 3.24 | 3.2306 | +0.29% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);2026-10-12 用兩組探針重跑三細度 3.2477/3.2402/3.2380,外插 3.2346(p 1.22),對 2D 差 −0.16%;細度 5 是 3.2356,對 2D −0.13%(加到細度 5 觀察階數變得不穩,不外插) |
| 過孔殘段公式 vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 殘段 1.4 mm、εr 3.8 的通孔:|S21| 缺口頻率 | 27.46 GHz | 24.81 GHz | +10.68% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);兩細度 24.65/24.81 GHz(移動 0.6%)。公式是理想四分之一波長,3D 的殘段等效長多約 0.15 mm |
| 殘段 2.52 mm(頁面預設 2.5,對齊網格):|S21| 缺口頻率 | 15.26 GHz | 14.22 GHz | +7.31% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);兩細度 14.21/14.22 GHz(移動 0.1%);等效長多約 0.18 mm |
| 殘段 3.6 mm:|S21| 缺口頻率 | 10.68 GHz | 10.1 GHz | +5.74% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);兩細度 10.09/10.10 GHz(移動 0.1%);等效長多約 0.21 mm;三組的等效多出長度 0.15/0.18/0.21 mm 隨長度略增,不是固定值 |
| 串音 vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 頁面預設截面、長度縮成 20 mm、上升 50 ps:近端串音峰值 | 21.69 mV | 22.22 mV | -2.39% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 24.19/22.69/22.22 mV,持續往網站值縮小(外插 21.39 mV,p 1.11,網站高 1.4%) |
| 同上:遠端串音峰值(絕對值) | 45.27 mV | 47.17 mV | -4.03% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 51.92/48.26/47.17 mV,持續往網站值縮小(外插 45.42 mV,p 1.19,網站低 0.3%) |
| 串音頁切帶狀線的預設截面(上下各 0.1325 mm、εr 4.2、銅厚 0,對 Cohn 精確解)、長 20 mm、上升 50 ps:近端串音峰值 | 13.24 mV | 14.16 mV | -6.50% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);每個端點上下各接一顆 100 Ω 到兩個地;三細度 16.25/14.65/14.16 mV,持續往網站值縮小(外插 13.33 mV,p 1.15);遠端兩邊都在 1.5 mV 以內(網站 1.21、3D 最細 1.44 mV,入射 0.3%) |
| 帶狀線上下板材不同(下 εr 4.2/0.1 mm、上 εr 3.0/0.165 mm,線偏下;銅厚 0)、長 50 mm、上升 50 ps:近端串音峰值 | 11.59 mV | 12.48 mV | -7.13% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 14.19/12.88/12.48 mV,持續往網站值縮小(外插 11.81 mV,p 1.15) |
| 同上:遠端串音峰值(絕對值;上下 εr 不同、偶奇模速度差 0.45%,遠端才不是 0) | 7.56 mV | 10.53 mV | -28.21% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 17.46/12.11/10.53 mV,收斂慢(約一階),外插 8.03 mV;另用同截面上下都 4.2 的對照組做波形相減,外插 9.04 mV。網站 7.56 mV 比兩種外插低 6~16%,遠端正比於偶奇模速度差;網站這邊的 2D 場解加密(每段 4→16 格)速度差只變 0.8%,已收斂,所以差距較可能在 3D(3D 的 εeff 每級網格誤差 1~4%,跟這個 0.9% 的效應同一量級),但還沒有第四級網格證實,先標判不了。另:線剛好在交界、上下等高時,上下 εr 不同遠端也仍≈0(3D 外插 0.8 mV、網站 0.2 mV) |
| TDR vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 微帶寬窄寬,中段 0.28 mm(2D 66.87 Ω)、上升 35 ps:TDR 中段平台阻抗 | 66.87 Ω | 66.27 Ω | +0.91% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);兩細度 66.07/66.27 Ω |
| 中段改 0.8 mm(2D 34.37 Ω):TDR 中段平台阻抗 | 34.37 Ω | 34.6 Ω | -0.66% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 34.69/34.65/34.60 Ω |
| 插入損失:導體損耗 vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 置中帶狀線 W 0.2/b 0.5/t 0.035 mm(同 i1)、代用導電率 5.17e6 S/m(1 GHz 集膚深度 7 µm):導體損耗(1 GHz) | 4.50 dB/m | 4.4094 dB/m | +1.95% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);線與地用實心有限導電率導體(集膚深度內 3~6 格),三細度 4.5037/4.4345/4.4094 dB/m,列最細那次(最細兩級只差 ≤0.7%;另做三級外插僅供參考,網格無限細約 4.37 dB/m);網站值=i1×√(5.8e7/σ)(頁面的導體損耗正比於表面電阻);同做法先驗平行板精確解,差 ≤2.2%。銅本身集膚深度約 2 µm、3D 網格量太大,所以用代用導電率 |
| 3D 全波(openEMS)vs 我們自己寫的 2D 場解:差動微帶 | ||||
| 阻抗頁預設差動微帶 W 0.15/S 0.15/H 0.1/t 0.035 mm、εr 4.2:Zdiff(2 GHz) | 94.11 Ω | 93.938 Ω | +0.18% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);只算一半,對稱面放 PEC=奇模、PMC=偶模;線含 35 µm 銅厚;Z0 用兩組探針的均勻線關係解(不受端點反射影響,1~8 GHz 平坦);五細度 93.49/93.75/93.86/93.92/93.94 Ω 單調逼近本頁值(最細三級外插 93.96 Ω,本頁高 0.15%) |
| 同上:Zcomm(2 GHz) | 29.92 Ω | 30.107 Ω | -0.62% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);五細度 30.53/30.31/30.20/30.15/30.11 Ω 單調逼近本頁值(兩組三級外插 29.69~30.00,觀察階數不穩,僅供參考)。有效介電常數 3D 隨網格移動、約一階:偶模五細度 3.449→3.270,外插 3.1825、本頁 3.1851(差 0.08%);奇模五細度 2.783→2.666、外插 2.6126、本頁 2.610(差 0.1%);兩個模態都要加密到五級才看得出來,所以不列成績、寫在這裡;同樣的量法拿均勻板材的帶狀線驗(有效介電常數精確值就是 εr=4.2),3D 最細那次高 2.9~4.2%、外插 4.17~4.23,所以這是 3D 網格本身的一階誤差,不是本頁的問題 |
| 同 o12 截面加綠漆(順著板面與走線覆蓋,厚 0.035 mm、εr 3.5):Zdiff(2 GHz) | 84.97 Ω | 85.306 Ω | -0.39% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 85.264/85.270/85.306 Ω(已平)。同網格把綠漆換成空氣的對照組 93.746/93.920/94.028 Ω → 綠漆讓 Zdiff 降 8.48/8.65/8.72 Ω(外插 8.86),本頁降 8.93 Ω(對外插差 0.8%) |
| 同上:Zcomm(2 GHz) | 28.27 Ω | 28.732 Ω | -1.60% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 29.18/28.88/28.73 Ω,持續往本頁靠(外插 28.30,p 1.02,對本頁差 0.1%);綠漆造成的變化 3D −1.44/−1.49/−1.53、本頁 −1.61 Ω |
| 3D 全波(openEMS)vs 我們自己寫的 2D 場解:差動帶狀線 | ||||
| 阻抗頁切到帶狀線時的預設值 W 0.15/S 0.15、上下各 0.13 mm、t 0.035 mm、εr 4.2:Zdiff(2 GHz) | 71.09 Ω | 71.22 Ω | -0.18% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);三細度 71.15/71.21/71.22 Ω(最後一級只變 0.01%)。同一套 3D 先拿零厚度帶狀線對 Cohn 精確解:奇模最細差 −1.2%(外插 −0.5%)、偶模 +0.1% |
| 同上:Zcomm(2 GHz) | 21.14 Ω | 21.347 Ω | -0.96% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);五細度 21.78/21.57/21.46/21.39/21.35 Ω,單調往本頁值靠;最細三級外插 21.07(p 0.84)、前一組三級 21.15(p 1.07),本頁 21.142 落在兩者之間。同一批網格的 εeff 外插 4.210,對精確值 4.2 差 0.25%(量法本身對) |
| 插入損失:介質損耗 vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 微帶 W 0.3、H 0.17 mm、εr 4.3(同 o1)、板材導電率 9.5688e-3 S/m(2 GHz 時 tanδ 0.02):介質損耗(2 GHz) | 5.90 dB/m | 5.859 dB/m | +0.77% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);同 o1 三種網格 5.908/5.870/5.859 dB/m,列最細那次(外插到網格無限細 5.844);每組減掉同網格無損那組的誤差底(−0.01~−0.04 dB/m)。網站值是頁面的 Pozar 填充比例式(Dk 固定、tanδ 0.02、εeff 3.2400 同 o2);同截面用 2D 場解算 ∂εeff/∂εr 的準靜態精確值是 5.851,所以網站高的 0.8% 幾乎全是填充比例式本身的近似,3D 外插對精確值差 0.1%。openEMS 的板材損耗只能給固定導電率,tanδ 隨 1/f 下降,介質損耗在 1~5 GHz 都在 5.85~5.87(最細) |
| 插入損失:導體損耗 vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 微帶線 W 0.3/H 0.17/t 0.035 mm(同 o1 截面、板材換空氣只看導體)、代用導電率 5.17e6 S/m:導體損耗(1 GHz) | 4.13 dB/m | 3.9829 dB/m | +3.76% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);線與地用實心有限導電率導體,表面格 δ/3/δ/4.5/δ/6 三級 4.0627/4.0075/3.9829 dB/m(第三級用同網格無損組的 Z;借第二級 Z 時 3.9819,差 0.03%)(每級移動 1.4%→0.6%),列最細那次;三級外插 3.930(p 1.32),網站對外插高約 5.2%,只算一半(y=0 PMC);Z 用同網格無損組實測,無損組前進波誤差底 ≤0.004 dB/m。0.5/1/1.5 GHz 網站對最細那級高 4.4%/3.8%/2.8%(0.5 GHz 三級不單調、不外插;1.5 GHz 外插後高 3.8%)。同 o11 帶狀線的趨勢:頻率越低、集膚深度佔銅厚越多,Wheeler 法越偏高)。網站值=銅 1.2338 dB/m×√(5.8e7/σ) |
| 差動對 skew vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 耦合微帶(線寬=間距 0.15)、P 多 1 mm:差動轉共模比 |Scd21/Sdd21| @10 GHz | -14.54 dB | -14.5 dB | -0.04 dB | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);網站公式 tan(πfδ)、δ 用單線 εeff 3.131;2~15 GHz 全段差 ≤0.29 dB(填奇模值時 ≤0.62 dB) |
| 插入損失:導體損耗 vs 3D 全波(openEMS) | ||||
| 差動微帶奇模 W 0.15/S 0.15/H 0.1/t 0.035 mm(阻抗頁預設差動對、板材換空氣只看導體)、代用導電率 5.17e6 S/m:導體損耗(1 GHz) | 7.38 dB/m | 7.0479 dB/m | +4.72% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;網格加密到最細那次的實際結果、不用外插;預先算好);線與地用實心有限導電率導體,表面格 δ/3/δ/4.5/δ/6 三級 7.1608/7.0783/7.0479 dB/m(三級同物理時間 4.72 ns,埠訊號尾巴 −90~−107 dB),列最細那次;三級外插 7.0048(p 1.86),網站對外插高約 5.4%;只算一半(y=0 PEC=奇模);Z 用同網格無損組實測。0.5/1/1.5 GHz 網站對最細那級高 5.9%/4.7%/4.1%(外插後 6.2%/5.4%/5.2%)。比單線微帶(o22)偏高多一些:奇模電流擠在兩條線相對的內側邊,Wheeler 法偏差較大。網站值=銅 2.2036 dB/m×√(5.8e7/σ) |
| 3D 全波(openEMS)vs 我們自己寫的 2D 場解:梯形截面差動微帶 | ||||
| JLCPCB 4 層 1.6 mm 標準疊構(JLC04161H-7628)外層差動:底寬 W 0.2258、間距 S 0.1524、介質 H 0.2104 mm、εr 4.3、銅厚 0.0406 mm;矩形截面(蝕刻 0):奇模阻抗 Zodd(1 GHz) | 49.26 Ω | 49.288 Ω | -0.05% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;預先算好);只算一半(y=0 PEC=奇模),1 GHz;細度 1/1.5/2 三級(各 334,000/501,000/668,000 步,三級都在 0.9999 ns 結束、停止條件關閉,埠訊號尾巴 −93~−110 dB);🔴 這兩列例外地列「三級外插值」而不是最細那次(Richardson,h=1/0.667/0.5);三級 47.266/47.933/48.268 Ω,外插 49.288(p 0.99);網站值=2D 場解 nper 6(2026-10-13 起的斜邊對齊算法;矩形不受影響,新舊都是 49.261) |
| 同上、梯形截面(頂面每邊內縮 0.00635 mm=0.25 mil):奇模阻抗 Zodd(1 GHz) | 49.97 Ω | 49.908 Ω | +0.12% | openEMS 3D 全波(自己寫的 JS 產生輸入檔;預先算好);只算一半(y=0 PEC=奇模),1 GHz;細度 1/1.5/2 三級(各 334,000/501,000/668,000 步,三級都在 0.9999 ns 結束、停止條件關閉,埠訊號尾巴 −93~−110 dB);🔴 這兩列例外地列「三級外插值」而不是最細那次(Richardson,h=1/0.667/0.5);三級 48.106/48.731/49.038 Ω,外插 49.908(p 1.05);網站值=2D 場解 nper 6 的斜邊對齊算法 49.970(2026-10-13 修正前的舊算法是 50.286,對 3D 高 0.76%)。梯形減矩形的差:3D 外插 +1.26%、網站 +1.44%(兩個大數相減,誤差大,不另列) |
| 迴路穩定度(峰值電流模式降壓)vs TI 設計步驟、TI 計算值與 TI 實測 | ||||
| TI SLVA352A 例題(TPS54620,目標交越 120 kHz、2×100 µF 照降額式):R4 | 14.24 kΩ | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SLVA352A 式 1 的例題結果 |
| 同上:C4 | 3.66 nF | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SLVA352A 式 3 的例題結果(文件用取整後的 R4 算,這裡照做) |
| 同上:Type III 的 Cc(R8=10 kΩ) | 132.63 pF | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SLVA352A 式 6 的例題結果 |
| 同上:ESR 零點(2 mΩ) | 835.56 kHz | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SLVA352A 式 5 的例題結果 |
| TI SNVA793 LMR14020、電感 2.2 µH:交越頻率(含電感極點) | 37.05 kHz | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 自己的計算值,不是實測) |
| 同上 2.2 µH:相位裕度 | 70.6 ° | 不列原值 | <0.5° | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 計算值) |
| TI SNVA793 LMR14020、電感 10 µH:交越頻率(含電感極點) | 29.66 kHz | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 自己的計算值,不是實測) |
| 同上 10 µH:相位裕度 | 41.3 ° | 不列原值 | <0.5° | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 計算值) |
| TI SNVA793 LMR14020、電感 22 µH:交越頻率(含電感極點) | 22.83 kHz | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 自己的計算值,不是實測) |
| 同上 22 µH:相位裕度 | 22.8 ° | 不列原值 | <0.5° | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 計算值) |
| TI SNVA793 LMR14020、電感 47 µH:交越頻率(含電感極點) | 16.84 kHz | 不列原值 | <0.5% | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 自己的計算值,不是實測) |
| 同上 47 µH:相位裕度 | 6.6 ° | 不列原值 | <0.5° | 對照 TI SNVA793 Table 2(TI 計算值) |
| TPS54620 新版 EVM(Type II,R4 5.62 kΩ/C4 6.8 nF、100 µF×2):交越頻率 | 34.90 kHz | 不列原值 | >3% | 對照 TI SLVU281B Table 1-2 的實測;電感極點由原廠模型的電流感測增益與斜率補償算出,沒有擬合 |
| 同上:相位裕度 | 48.0 ° | 不列原值 | >3° | 對照 TI SLVU281B Table 1-2 的實測(沒有擬合) |
| TPS54620 舊版 EVM(Type II,R4 1.69 kΩ/C4 8.2 nF、47 µF×1):交越頻率 | 40.95 kHz | 不列原值 | >3% | 對照 TI SLVA352A Fig.1–2 的實測(沒有擬合) |
| 同上:相位裕度 | 46.2 ° | 不列原值 | <0.5° | 對照 TI SLVA352A 第 2 頁的實測(沒有擬合) |
| TPS54620 SLVA352 Type III(R4 14.3 kΩ/C4 3.9 nF/Cc 150 pF、100 µF×2):交越頻率 | 69.56 kHz | 不列原值 | >3% | 對照 TI SLVA352A Fig.6 的實測(沒有擬合)。Type III 的交越頻率目前只對到這一組實測、低估約 4 成,原因未明 |
| 同上:相位裕度 | 51.6 ° | 不列原值 | >3° | 對照 TI SLVA352A 第 6 頁的實測(沒有擬合) |
| 同一組設計(新版 EVM):這頁的公式 vs TI 原廠平均模型——交越頻率 | 34.90 kHz | 不列原值 | 1~3% | 對照 TI TPS54620 原廠 PSpice 平均模型(SLIM303A,在我們的 ngspice 裡跑同一個電路;模型檔不放網站) |
| 同上:相位裕度 | 48.0 ° | 不列原值 | 1~3° | 對照 TI TPS54620 原廠 PSpice 平均模型(同上) |
| 同一組設計(舊版 EVM):這頁的公式 vs TI 原廠平均模型——交越頻率 | 40.95 kHz | 不列原值 | >3% | 對照 TI TPS54620 原廠 PSpice 平均模型(SLIM303A,在我們的 ngspice 裡跑同一個電路;模型檔不放網站) |
| 同上:相位裕度 | 46.2 ° | 不列原值 | >3° | 對照 TI TPS54620 原廠 PSpice 平均模型(同上) |
| 同一組設計(SLVA352 Type III):這頁的公式 vs TI 原廠平均模型——交越頻率 | 69.56 kHz | 不列原值 | 0.5~1% | 對照 TI TPS54620 原廠 PSpice 平均模型(SLIM303A,在我們的 ngspice 裡跑同一個電路;模型檔不放網站) |
| 同上:相位裕度 | 51.6 ° | 不列原值 | <0.5° | 對照 TI TPS54620 原廠 PSpice 平均模型(同上) |
| 瀏覽器引擎 vs 命令列 ngspice 47(雙 N-MOS,8 種狀態) | ||||
| CPU 端電壓,8 種狀態的最大差 | 3.5×10-7 V | 0 V | 一致 | 同一份電路在 Mac 命令列 ngspice 47 用 .op 實跑對照 |
IEC 61000-4-5 的容許範圍表我們沒有取得原文,所以這裡只列「跟標稱值差多少」,不宣稱合格與否。AN4275 表格的 42/12/2 Ω 是「產生器 2 Ω+外加負載」。
實務上有實驗室觀察到:把這顆高壓電容從 1000 pF 改成 470 pF 後,突波測試就過了。這個模型卻說兩者對終端電阻的能量幾乎一樣。在確認原因之前,請把上面的結論當成「模型的預測」,不是定論。
可能原因(依我們判斷的可能性排序;排除的也列出來):
每一列都用目前與比較用的兩個電容值各跑一次,需要引擎
要分辨是哪一個,最快的一個量測:確認測試那片板子的 SIDACtor 有上件、測後量過是好的;或測試時同時量 SIDACtor 兩端電壓,看它有沒有觸發、在多少伏觸發。
bobsmith surge Cc c 0 0.00000776 IC=4295.38 Rs1 c 0 14.8 Rm c x 1.05 Lr x o 0.00000974 IC=0 Rs2 o 0 23.3 Rcp o ct 40 Vam ct a 0 R75 a m 75 C1 m 0 1000p S1 m sd pk 0 SW1 Vsd sd 0 0 Cs m 0 30p Dpk m pk DPK Cpk pk 0 1p .model DPK D(IS=1e-12 N=0.01) .model SW1 SW(Ron=0.05 Roff=1e9 Vt=529 Vh=1) .tran 20n 100u UIC .end
Bob Smith 終端把變壓器中心抽頭經 75 Ω 電阻與高壓電容接到機殼;保護元件(SIDACtor)擋在後面。突波一進來,電壓衝到 530 V 時 SIDACtor 導通,接下來的電流全部要穿過那顆 75 Ω。試試看:把電容換成 470 pF、拿掉 40 Ω 耦合電阻、換回前代結構、把觸發電壓拉到 800 V。
預設 TVS 參數是典型參考值(依公開規格,僅供試算、非背書):依 TI TPD1E10B06(Rev. G)——膝點 9.3 V、動態電阻 0.425 Ω 由圖 5-3 TLP 曲線 3–25 A 目測點最小平方擬合;跟資料表的典型值不同,因為擬合的電流範圍不同。IC 內部二極體以理想 VDD 電源吸收電流,實際電源軌會被頂高。HBM 2 kV 等級的約 1.33 A 是 JS-001 人體模型 100 pF 經 1.5 kΩ 的算術,僅供參考。
esd tvs C1 ga 0 150p IC=8000 R1 ga gb 330 L1 gb line 5.355e-7 IC=0 C2 gc 0 2.142e-12 IC=8000 R2 gc gd 110.16 L2 gd line 2.8788e-7 IC=0 Lt line tvi 0.75n Vit tvi tv 0 Da tx tv DZ Db tx 0 DZ Ct line 0 12p Rser line pin 0.001 Cin pin 0 5p Vdd vdd 0 3.3 Vic pin pinx 0 Dh pinx vdd DI Dl 0 pinx DI .model DZ D(IS=1e-12 N=1 RS=0.2125 BV=8.600 IBV=1m CJO=0) .model DI D(IS=1e-14 N=1 RS=1) .tran 0.01n 200n UIC .end
ESD 槍打在接頭上,TVS 二極體會把電壓鉗住——但 IC 晶片裡面自己也有保護二極體,兩者是並聯的。TVS 的鉗位電壓比 IC 內部二極體高,所以電流會先往 IC 裡面鑽。試試看:在 TVS 和 IC 之間串 10 Ω、只看 TVS 本身、換成負極性、打 15 kV。
CSV 裡開頭是 + − = @ 的名稱(例如 +3V3)前面加了一個單引號,避免 Excel 當成公式執行;有些 Excel 版本會把這個單引號顯示出來,資料本身沒有壞。
| 等級 | 訊號線 | 路徑 | 出事的狀態 | |
|---|---|---|---|---|
| 高|接收端讀不到電位 | /PWRBTN_N | U1.12(+3V3_S5)有電,但這條線的 R3 上拉到 +1V8_S0、驅動端 U3.31(+1V8_S0) 都沒電 | S3 / S5 | |
| 高|上拉跨域 | /SMB_DAT | R1 10k:+3V3_S5 → /SMB_DAT → U2.20(+3V3_S0) | S3 / S5 | |
| 中|直連跨域 | /SMB_DAT | U1.10(+3V3_S5)直接接到 U2.20(+3V3_S0) | S3 / S5 | |
| 中|直連跨域 | /WAKE_N | U1.11(+3V3_S5)直接接到 U3.30(+1V8_S0) | S3 / S5 |
| 訊號線 | 接收腳 | 腳位內建 | S0 | S3 | S5 |
|---|---|---|---|---|---|
| /DDC_SCL | U2.21 | 高(R2) | — | — | |
| /PWRBTN_N | U1.12 | 由 U3 驅動 | 低(拉到斷電的軌) | 低(拉到斷電的軌) | |
| /SMB_DAT | U1.10 | 由 U2 驅動 | 高(R1) | 高(R1) | |
| /SMB_DAT | U2.20 | 由 U1 驅動 | — | — | |
| /WAKE_N | U3.30 | 由 U1 驅動 | — | — |
「—」=接收端自己沒電;紅色=浮接,或低電位有效的訊號被拉到斷電的軌;黃色=其他被拉到斷電軌的線。晶片腳位內建的上拉/下拉 netlist 看不到:沒標就當沒有。請照晶片規格書在「腳位內建」那欄選,表格會即時重算;標了的腳不再列進上面的「讀錯電位」清單。
沒有找到兩支腳接在同一條 net 上的電阻、電容、電感、磁珠、二極體或保險絲。
每條 net 都接到兩支以上的腳。
電源域推斷規則:從 net 名稱取電壓(3V3=3.3 V、+1.2V 這類小數照寫、+3VS 這類整數 3 視為 3.3 V、VBUS=5 V;名字帶 ~ 或 # 的是低電位有效訊號,不當電源;名字有 EN/PG/GATE/FB/SENSE 這類控制字段的不當電源,除非 net 上接著晶片的電源腳;經 0 Ω 接到電源、又接晶片電源腳的 net 視為同一條電源;名字沒有電壓的電源先當 3.3 V,表上會標「猜的,請填」,這種電源不做「電壓不同」比較)與電源域(_S0/_S3/_S5/ALW/DSW/AUX/SUS/RUN,結尾 VS=S0、VA/VALW=常時有電);晶片的電源域=它接到的電源 net。被動元件(R、C、L、FB、D、J…)不當作晶片。只標「輸入」的腳不會被當成推電流的那一端。限制:多電源晶片無法從 netlist 知道每支腳屬於哪個電源,會標出來請你確認;直連的判斷只看 netlist 的腳位型態,output、bidirectional、open_collector 都當成可能推高電位(保守:開汲極的線也會被提醒,示範電路裡 SMBus 那一筆就是)。另外會檢查「接收端讀不到有效電位」:某個狀態下接收端有電,但這條線上所有上拉電源與驅動端都沒電(例如低電位有效的訊號,在驅動端斷電時被上拉到斷電的軌而讀成「按下」);這一類是功能問題、不是倒灌,所以不跑電流模擬。「串聯元件兩端同名」:電阻、電容、電感、磁珠、二極體、保險絲的兩支腳接在同一條 net=被短路(常見成因是元件兩側貼了同一個網路標籤,ERC 不會報);兩端都是電源或地的標「中」(可能是預留不上件);連接器、測試點、晶片有多支同名腳是正常的,不檢查;超過兩支腳的二極體(ESD 保護陣列,訊號直通兩支腳)也不檢查。「只接一支腳的 net」:一條 net 只接到一支腳=沒接上;名稱跟另一條 net 只有一段不同、而且那一段是 4 個字以上的英文字只差 1 個字元(6 個字以上差 2 個,相鄰兩字對調算 1 個)時標「高」(多半是標籤打錯字);含數字的腳位名(PC12/PB13)、短縮寫(CS/CLK)、只差編號或左右的成組命名不算;KiCad 自動命名的 unconnected-…、標 no_connect 的腳不算。拉到接收端自己的電源(例如穩壓器的 FB、RESET 上拉到自己的輸出)不報「讀不到電位」。示範電路是我們自己寫的,不是任何客戶的電路。
S5(待機)的上拉電阻接到只有 S0(開機)才有電的晶片,或待機晶片直接推一顆斷電的晶片——開機時一切正常,進 S3/S5 才出事,看圖最容易漏。這個檢查器讀 netlist、照電源 net 的名字推斷電源域(推錯了在表上直接改),列出所有跨域的點,點一筆就跑 DC 模擬看倒灌多少。netlist 只在你的瀏覽器裡讀,不會上傳。
I2C:VOL 0.4 V @ 3 mA(VCC>2 V)、0.2×VCC @ 2 mA(VCC≤2 V),上升時間取 0.3→0.7 VCC(I2C 規範 NXP UM10204 Rev. 7.0 §6.1 表 10 與圖 38;NXP 官網原檔要登入,從第三方轉載版讀;RC 公式照 TI SLVA689 式 3–5)。SMBus:VIL 0.8 V/VIH 1.35 V,上升時間取 (VIL−0.15 V)→(VIH+0.15 V)(SMBus 3.1 PDF p.19 Note 7),tR 上限 PDF p.18,驅動能力 Low Power 350 µA(p.23)/High Power 4 mA(p.25)。SMBus 的 Rp 上限是我們把同一個 RC 式子換成 Note 7 的量測範圍推出來的。模擬把驅動端當成「在 IOL 時剛好是 VOL」的開關。
pullup Vcc vcc 0 3.3 Rp vcc bus 1500 Cb bus 0 2e-10 Vg g 0 PWL(0 1 1u 1 1.001u 0) Sd bus 0 g 0 SWD .model SWD SW(Ron=133.33333333333334 Roff=1e12 Vt=0.5 Vh=0.01) .tran 7.000e-10 2.800e-6 .end
電阻太小,晶片拉不下來;太大,匯流排電容充太慢。這裡照 TI SLVA689 的公式算出可用範圍,再用 ngspice 實跑你選的電阻看真正的上升波形。SMBus 的門檻、上升時間量測範圍與驅動能力照 SMBus 3.1 規範。
算式出自 TI TPS7A20 規格書 SBVS338H:式 2 PD=(VIN−VOUT)×IOUT(另加 VIN×IGND)、式 3 TJ=TA+RθJA×PD、式 4 最大電流、式 5 用外殼頂溫估 TJ;熱阻取自 5.4 熱資訊表(JEDEC 高 K 板)。注意:規格書 p.29 寫明 RθJA 很依賴 PCB 的銅箔面積、層數與位置,表上的值只適合比較封裝;這種小封裝的熱主要從焊墊走到 PCB,「加散熱器」那格是假設熱全部從封裝頂面走,是保守的估算。換別顆 LDO 時請選「自訂」填它的熱阻。
以 TI TPS7A20(VOUT 2.8 V)的 datasheet 量測圖建的等效模型:用 3 張圖擬合 3 個參數,另外 3 個量測點拿來驗證,差 −10% 左右(見成績單)。
做不到的:負載從 0 mA 起跳時,真的 LDO 反應慢很多,模型差 −56%~−72%,所以起始負載最小擋在 1 mA。datasheet 只量了 COUT=1 µF,改 COUT/ESR 的效果是模型外推,沒有量測可以對。換別顆 LDO 要重新擬合。
ldo Iload out 0 PWL(0 0.001 0.000004 0.001 0.0000049999999999999996 0.29 0.000044 0.29 0.000044999999999999996 0.001 90u 0.001) Bp 0 out I = max(v(ip),0) Bg 0 ip I = (2.8 - 0.038*max(v(ip),0) - v(out)) > 0 ? 12589254.12*(2.8 - 0.038*max(v(ip),0) - v(out)) : 75857757.5*(2.8 - 0.038*max(v(ip),0) - v(out)) Bc 0 ip I = v(ip) < -0.2 ? 1e6*(-0.2 - v(ip)) : 0 Cip ip 0 1 IC=0.001 Cout out c1 1u IC=2.799962 Resr c1 c2 5m Lesl c2 0 0.5n IC=0 .tran 10n 90u UIC .end
CPU、FPGA、無線模組這類負載會在幾百奈秒內從待機跳到滿載,LDO 的迴路來不及反應,輸出就靠電容撐著往下掉。這頁用 ngspice 實跑加載與卸載兩個方向,算出下衝、過衝與穩態偏移,跟你設的允許偏差比。
3D 全波對照(openEMS,兩組自設微帶、上升 35 ps):中段 66.87 Ω 的段落 3D 量到低 0.9%,34.37 Ω 的段落高 0.7%,兩組都隨網格加密往本頁數值靠;只比平台阻抗,寬窄轉換處的斜坡沒有比。
ngspice 交流分析算的,跟另外用 ABCD 矩陣解析串接的結果一致(無損與有損都對過,差 <10⁻¹⁰ dB)。下載的 .s2p 是在你的瀏覽器裡產生的,可以直接匯進其他 SI 工具;S12=S21(互易),S22 由同一組 ABCD 矩陣算出。
做法:頻率點內插成等間距、外插到直流、加半個 Hann 窗壓截斷振鈴,反 FFT 成脈衝響應再積分成步階響應;眼圖用步階減掉延後 1 UI 的自己當單一位元脈衝,再疊加 PRBS7。驗證分兩組:格式往返(本頁自己匯出的 .s2p 讀回來,TDR 50.01/70.01 Ω 對 ngspice 50.00/70.00)只證明讀寫一致;真實量測檔(公開的 FR-4 微帶線 VNA 實測,1 MHz~10 GHz)線段阻抗 48.5 Ω 對微帶線公式 48.4 Ω(+0.1%),兩條線延遲差算出的 εeff 對頻域相位法差 −1.3%~+2.4%;4 埠耦合微帶線(Qucs 模擬檔)差動 104.0 Ω、共模 38.7 Ω,對耦合微帶線公式 104.9/38.8 Ω(−0.8%/−0.2%)。限制:頻寬決定時間解析度,這份量到 10 GHz 的微帶線檔讀出的步階 10–90% 上升是 114 ps(含線本身損耗與窗函數),比這更快的細節看不到;檔案若缺低頻資料,會直接標紅說不能用。原始量測檔在這裡可以下載,丟進上面自己算一次。資料來源:scikit-rf(BSD-3 授權)。
做法:用 ngspice 跑一次單一位元的脈衝響應,再在瀏覽器裡把 127 個位元疊加起來(線性通道成立,SI 工具的標準作法),取眼高最大的取樣相位。驗證:匹配的無損線眼高 0.500 V、眼寬 1.000 UI,跟解析值一致;跟直接模擬整串 PRBS 比,三種情況差 +1.19%、−0.06%、−0.03%。驅動端當成理想線性,沒有抖動、雜訊與等化器。
導體損耗設成 0 時是無損傳輸線;大於 0 時改用 ngspice 的有損傳輸線(LTRA),只含直流導體電阻,不含集膚效應與介質損耗,所以高頻衰減會比實際少。外部 S 參數檔可以在下方「讀入你的 S 參數檔」讀進來,看它的 TDR 與步階響應。距離用 εeff 換算,延遲=長度×√εeff÷光速。
tdr Vs s 0 PWL(0 0 50p 0 8.5e-11 1) Rs s a 33 T1 a 0 b 0 Z0=50 TD=6.15061801007208e-10 T2 b 0 c 0 Z0=70 TD=6.15061801007208e-11 T3 c 0 d 0 Z0=50 TD=6.15061801007208e-10 Rl d 0 1000000 .tran 4.375e-12 6.683e-9 .end
高速訊號經過連接器、via、換層或線寬改變時,阻抗會有一小段不連續。這頁像 TDR 儀器一樣,從一頭打 50 Ω 階梯,把反射換算成阻抗對距離的曲線;另外用你實際的驅動端內阻打一次,看負載端的過衝與振鈴。
主答案用我們自己寫的 2D 電場數值解:直接解截面上的電場(∇·(ε∇φ)=0),算有板材與全空氣兩次的每單位長度電容,換成阻抗與 εeff;銅厚照實畫進去。帶狀線旁邊列出 Cohn 精確解(零厚度)對照;微帶線的常用公式對照這版暫時拿掉(實作來源要照論文原文乾淨重寫)。
對照結果(見成績單):數值解對 Cohn 精確解(零厚度帶狀線)差 ≤0.13%;含銅厚對實測微帶線差 −0.01%(板材 εr 是由同一組量測反推的,所以這項不是完全獨立的對照)。另外拿 Polar Instruments 公開應用筆記 AP8259 的多層偏置帶狀線差動對(梯形線)對過:對他們的商用場解差 ≤1.1%,三處切片平均對測試板 TDR 實測 +2.1%(Polar 自己是 +1.6%)。本頁預設那組差動微帶另用 openEMS 3D 全波對過(實心銅厚、三種網格粗細):Zdiff 3D 加密到五種網格 93.94 Ω(外插 93.96)、本頁 94.11 Ω,差 0.2%;Zcomm 再加密到五種網格 30.11 Ω、本頁 29.92 Ω,差 −0.6%;兩項都隨網格加密往本頁數值靠。有效介電常數加密五級外插:偶模 3.183/奇模 2.613,本頁 3.185/2.610(差 ≤0.1%)。同一組加 0.035 mm 綠漆(εr 3.5):Zdiff 3D 85.31 Ω、本頁 84.97 Ω(差 −0.4%);Zcomm 3D 外插 28.30 Ω、本頁 28.27 Ω;綠漆讓 Zdiff 降多少,3D 外插 8.86 Ω、本頁 8.93 Ω。切到帶狀線的預設值(上下各 0.13 mm)也對過:Zdiff 3D 71.22 Ω、本頁 71.09 Ω,差 −0.2%;Zcomm 加密到五種網格 21.78→21.35 Ω 一路往本頁靠,外插 21.07~21.15 Ω,本頁 21.14 Ω 落在其中。這種多層疊構目前只在成績單裡算,計算器介面還沒開放。綠漆用「順著板面與走線表面均勻覆蓋一層」近似(實際線與線之間的漆會比較厚)。綠漆的參考值:厚度在板面上通常 0.8 mil(約 20 µm)以上、走線上方約 0.5 mil(約 13 µm)以上,整體 0.4~1.2 mil(CircuitNet 專家問答,製程工程師的經驗值,以你的板廠為準);εr 用分離柱介質共振腔實測,1.25~10.2 GHz 在 2.9~3.8 之間,頻率越高、越熱越濕越大(Barnes 等,Intel/TaiyoAmerica,IPC APEX 2005 論文 S12-2;一種 LPI 綠漆)。帶狀線可以分開填線到上、下參考層的距離與上下板材 εr(偏置帶狀線),這種情況沒有常用公式可對照,主答案就是數值解;這套數值解已拿 Polar 公開的偏置帶狀線差動對對過(商用場解差 ≤1.1%,見成績單)。蝕刻造成的梯形截面可以填「頂面每邊窄多少」(成績單裡 Polar 的梯形線案例就是用這套算的)。做不到的:綠漆與梯形同時(這版只算綠漆)、旁邊有防護地或鋪銅、頻率相關的損耗與頻散。
畫 PCB 時要讓走線符合指定阻抗(USB 90 Ω 差動、乙太網路 100 Ω、單端 50 Ω)。這頁輸入疊構與線寬,算出單端或差動阻抗;也可以反過來,輸入目標阻抗算出要畫多寬。結果可以拿去跟板廠的阻抗報告對。
時域用 ngspice 兩條獨立的無損傳輸線(P 線多 δ 的延遲);頻域用理想公式 |Sdd21|=|cos(πfδ)|、|Scd21|=|sin(πfδ)|。做不到的:兩條線之間的耦合(緊耦合時 skew 的影響會比這裡小一點)、損耗、繞線彎角本身的延遲差。補償原則:在不匹配的那一端附近加蛇形繞線(TI SLLA414A 第 5 頁),不要補在另一端,否則中間那一段一直帶著 skew。
3D 全波對照(openEMS,一組:線寬=間距 0.15 mm 的耦合微帶、多出的 1 mm 在輸入端):2~15 GHz 差動轉共模比跟本頁公式差 ≤0.6 dB(εeff 填單線或偶模值時 ≤0.4 dB、填奇模值時 ≤0.6 dB);這組條件下「沒有耦合」的假設影響很小。
skew Vp sp 0 PWL(0 0 1.0000e-10 0 1.6667e-10 1) Vn sn 0 PWL(0 1 1.0000e-10 1 1.6667e-10 0) Rsp sp ap 45 Rsn sn an 45 Tp ap 0 bp 0 Z0=45 TD=3.02975e-10 Tn an 0 bn 0 Z0=45 TD=2.96915e-10 Rlp bp 0 45 Rln bn 0 45 .tran 3.333e-13 8.030e-10 .end
USB、PCIe、HDMI、乙太網路的差動對,兩條線的長度要對齊。這頁把「長度差」換成時間差,對照介面規格的限制,並看它造成多少共模雜訊、差動邊緣變慢多少、眼睛縮多少。
眼圖要開 JavaScript 才會畫(圖檔太大不預先放);預設這組眼高 500 mV、眼寬 100% UI。
把過孔當成兩段理想傳輸線(通過段+開路殘段),用 ngspice 交流分析掃 0~40 GHz,另用 ABCD 矩陣解析對照;眼圖把同一條 S21 交給讀入 S 參數那套(反 FFT → 脈衝 → PRBS7 疊加)。做不到的:過孔本身的阻抗要你填(跟孔徑、反焊盤大小有關,這裡不算)、板材損耗、相鄰過孔的耦合、焊盤電容。公開實測(Multek 2011 年 IPC APEX 論文,VNA 量到 40 GHz)也看到同樣的趨勢:殘段越長缺口越往低頻跑,最長的殘段(接近 100 mil)缺口只略高於 10 GHz、比四分之一波長公式算的低,作者指出反焊盤大小會讓它再偏一點;那篇沒有給逐點的長度與頻率數字,所以沒有放進成績單。用這頁的模型試算:98 mil 殘段在末端加約 0.2 pF 焊盤電容,缺口會從 15.4 GHz 移到約 10.6 GHz,跟實測位置相當——所以不加修正的四分之一波長值不能當安全邊際。
3D 全波對照(openEMS,三組自己設計的示範疊構,εr 3.8;三組都把網格加密一級重算,缺口只移動 0.6%、0.1%、0.1%;以下用加密後的數字):
via Vs s 0 DC 0 AC 2 Rs s a 50 Tt a 0 b 0 Z0=40 TD=3.251181e-12 Ts b 0 c 0 Z0=40 TD=1.625590e-11 Rc c 0 1e12 Rl b 0 50 .ac lin 801 49937578.02746567 40000000000 .end
高速訊號(PCIe、USB4、25G 乙太網路)從表層打過孔到內層,過孔下面沒用到的那段會在特定頻率造成很深的損失缺口。這頁算出缺口在幾 GHz、在你的資料速率下損失多少、眼睛還剩多少,幫你判斷要不要背鑽或換層。
| 項目(在 16 GHz) | 損耗 | 佔比 |
|---|---|---|
| 走線:導體(光滑銅) | 3.62 dB | 21% |
| 走線:銅箔粗糙度多出來的 | 3.25 dB | 19% |
| 走線:介質(Df) | 9.73 dB | 56% |
| 過孔 2 個 | 0.80 dB | 5% |
| 連接器(主機板額度不含,比額度時扣掉)+AC 電容 | 0.00 dB | 0% |
| 合計 | 17.39 dB | 100% |
額度出處(可信度:公開文章):Electronic Design《How to Manage the PCIe 5.0 Channel Insertion Loss Budget》(Astera Labs,2023-06-12,electronicdesign.com/technologies/communications/article/21267698):整條通道 bump-to-bump 36 dB@16 GHz;系統主機板(不加 retimer)最壞情況以 16 dB 考量。
只有導體(光滑銅) +銅箔粗糙度 +介質 總計(+過孔、連接器、AC 電容)
各選一個 .s2p(單端)或 .s4p(差動,會換成 Sdd21),填長度。兩條相減把接頭、探針、過孔抵消掉,剩下純走線的每吋損耗(跟 Delta-L 的 2L 同一個概念)。檔案只在你的瀏覽器裡讀,不會上傳。
導體損耗用 2D 電場數值解加 Wheeler 增量電感法算(線寬、銅厚、梯形、參考層、差動間距都算進去),置中帶狀線對 Pozar 公式差 0.5~4%;同一條帶狀線用 3D 全波(openEMS,實心有限導電率導體;因銅的集膚深度太薄、網格量太大,用代用導電率 5.17e6 S/m 算再按表面電阻換算)對照,0.5/1/1.5 GHz 網站高 2.8%/2.0%/1.4%(3D 網格加密三級,最細兩級只差 ≤0.7%);微帶線(W 0.3/H 0.17/t 0.035 mm,板材換空氣只看導體)用同樣做法對照,網站對 3D 最細那級高 4.4%/3.8%/2.8%(1 GHz 三級外插後約 5.2%;比帶狀線那組偏高得多一點);差動微帶奇模(阻抗頁預設差動對、板材換空氣)用同樣做法,網站對 3D 最細那級高 5.9%/4.7%/4.1%(1 GHz 外插後約 5.4%),奇模電流可能擠在兩條線相對的內側邊,偏差比單線大(這句是推論,沒有驗過);微帶線的介質損耗(Pozar 填充比例式)對 3D 全波高 0.8%,跟同截面的準靜態精確值比也是高 0.9%,是式子本身的近似;scikit-rf 公開實測的微帶線,只用 1 GHz 反推 εr 與 Df 後預測 3、5 GHz:損耗差 0.4%、3.4%(介質用 Djordjevic–Sarkar;微帶線的幾何頻散還沒算,原始論文取得後補)。沒有算的:綠漆、輻射損耗、連接器與 AC 電容的實際頻率曲線(用你填的 Nyquist 值、跟頻率成正比;過孔可以改用過孔殘段頁那組設定的解析曲線,但那是無損、單端的模型,差動對當成兩條各自的過孔)、反射(阻抗不連續造成的漣波)、串音、微帶線的幾何頻散(有效介電常數隨頻率往 εr 靠近;實測那條線 5 GHz 時量測比模型高約 3%)。粗糙度參數要照銅箔廠或板廠給的數字填,不同模型在高頻差很多。另外,只看損耗預算不等於通道合規:反射大的通道即使總損耗比較低也可能更差,最後要用統計模擬器(例如 PCI-SIG 的 SeaSim)跑 S 參數。
高速介面(PCIe、USB)有一個從發送端到接收端能容許的總損耗;板子上的走線、過孔、連接器、AC 電容都在吃這個預算。這頁把疊構、板材、銅箔、長度換成 Nyquist 頻率的損耗,分項列出來,看哪一項最值得改。
公式取自 ST 應用筆記 AN2867《Oscillator design guide for STM8AF/AL/S and STM32 microcontrollers》Rev 10(2015-08,從 Raltron 網站的轉載版讀,st.com 原檔當時連不上)§3.3~3.8、Raltron《Crystal Mini Primer》、Microchip AN826,算例對照見成績單。雜散電容要填多少:晶片 X1–X2 腳位的寄生加上 PCB 走線,要以晶片 datasheet 與板子實測為準;AN2867 的算例用 5 pF。沒有算的:晶片腳位的實際電容(填在雜散電容裡,以晶片 datasheet 為準)、溫度造成的頻率漂移(看晶振 datasheet 的溫度特性)、晶振老化;驅動功率用 CL1 那端的電壓估算,實際要用示波器(低電容探棒)量。增益餘裕用 datasheet 的 ESR 最大值算才保守。晶片的 gm 要看晶片 datasheet,有些只給 gm_crit 的上限,這時 gm=上限×5。
晶振旁邊兩顆小電容選錯,頻率會偏(RTC 一天慢幾秒、乙太網路 PHY 超出 ±50 ppm),選太大還可能冷機不起振。這頁算出負載電容、頻率偏移、起振的增益餘裕和驅動功率,並給剛好對上規格的電容值。
每顆電容用三個數表示:C、ESR、ESL。預設值是示範用的整數,不是任何料號的資料,請照原廠資料填。我們拿 Murata 公開的 5 顆 MLCC 實測資料(C-format 量測檔,串聯接法、0 V 偏壓、25 °C)核對過這種三參數模型:C 取 1 kHz、ESL 取 10 倍自諧振頻率處、ESR 取自諧振點時,對實測的 |Z| 誤差如下,在自諧振附近差 21~61%(MLCC 的有效電容會隨頻率變,三個數表達不了),低頻與高頻在 2~10% 內;最右欄是 Murata 原廠 SPICE 模型在我們的 ngspice 裡跑、對同一份實測的最大誤差(≤3.5%)。依 Murata 使用條款,原廠的量測值與模型參數不放在網站上,表中只有誤差:
| 料號 | 0.1× | 1× | 3× | 10× | 10 kHz~1 GHz 最大 | 原廠模型最大 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GRM155R71H103KA88 | -3% | +21% | -19% | -2% | +38% | 3.4% |
| GRM155R71C104KA88 | -3% | +38% | -17% | -3% | +48% | 3.5% |
| GRM155R61A105KE15 | -2% | +42% | -32% | -6% | +53% | 2.3% |
| GRM188R60J106ME47 | -3% | +61% | -41% | -9% | +70% | 2.8% |
| GRM21BR60J226ME39 | -8% | +44% | -41% | -10% | +63% | 2.7% |
兩種電容並聯的反共振峰(最容易超標的地方):拿同一批 Murata 實測,兩顆直接並聯當標準答案(4 組:10 nF∥1 µF、100 nF∥10 µF、1 µF∥22 µF、10 nF∥100 nF),這頁的三參數算法把峰的位置算高 11~32%、峰高差 −3~+32%(見成績單)。峰的位置與高度都可能看錯;同樣 4 組換成 Murata 原廠 SPICE 模型並聯,位置與高度都在 ±0.2% 內。要判斷會不會超標時,請用原廠 SPICE 模型。
接近目標阻抗時,請到原廠網站下載該料號的 SPICE 模型,貼進對應那組的「貼上原廠 SPICE 模型」,會直接用原廠模型在你的瀏覽器裡算(我們不轉載原廠模型)。另外注意:MLCC 在 0 V、1 kHz 的實際容值常比標稱值低(尤其 0603/0805 的 10~22 µF),標稱值不能直接拿來算,請看原廠的量測曲線。做不到的:電源與地平面的電容與擴散電感、封裝與晶片內部的電容、直流偏壓讓 MLCC 電容下降(X5R/X7R 在額定電壓下常掉一半以上,請用原廠的偏壓模型或自己把 C 調低)、穩壓器迴路的實際響應。
pdn I1 0 a DC 0 AC 1 Rv a v1 1m Lv v1 0 1n Cg0 a c0 80u Rg0 c0 l0 0.625m Lg0 l0 0 75p Cg1 a c1 10u Rg1 c1 l1 1m Lg1 l1 0 55p Cg2 a c2 1.6u Rg2 c2 l2 1.25m Lg2 l2 0 34.375p .ac dec 60 1e3 1e9 .end
CPU、FPGA、DDR 的核心電源,要用一堆去耦電容把電源阻抗壓低。這頁算出目標阻抗、整個電容組合從晶片看進去的阻抗曲線、哪一段超標,並告訴你該補哪一種電容。
頻域解析式(複數阻抗分壓),另把同一個電路丟給 ngspice 做 .ac 掃頻逐點對照(見成績單);增益峰也對二階 RLC 封閉解。磁珠用 Rdc 串 L∥R∥C 三元件近似(ADI 文章的做法),原廠資料表常只給 100 MHz 的阻抗,參數要從阻抗曲線讀。沒有算的:磁珠阻抗隨直流電流的變化只用「電感剩幾 %」一個數字近似(實際曲線要看原廠);電容的直流偏壓與溫度造成的容值下降;走線與過孔電感。跟公開量測比:用 TDK 公開的 MPZ1608S101A 簡易模型配 10 nF,對 ADI 文章圖 4b 的量測(讀圖:約 2.5 MHz、+10.8 dB):源阻抗當 0 時,預測 2.14 MHz(低 14%)、+22.9 dB(多 12 dB)。再拿 TDK 公開的這顆磁珠 S 參數量測檢查,磁珠在 2~3 MHz 本身跟簡易模型一致,所以峰高的差距不在磁珠模型,而在量測條件:ADI 沒寫源阻抗,若源阻抗約 2 Ω 可以解釋這個差距(這個值是從量測反推的,ADI 沒寫,不算獨立驗證)。所以「上游電源的輸出阻抗」和電容 ESR 對峰高影響很大,請照實際值填;頻率低 14% 的原因判不了(可能是電容實際容值)。
bead filter Vin src 0 DC 0 AC 1 Rs src a 0.01 Rdc a b 0.3 Lb b c 1.208u Rb b c 1082 Cb b c 1.678p C1 c n1 1u R1 n1 n1b 0.005 L1 n1b 0 0.5n C2 c n2 0.1u R2 n2 n2b 0.02 L2 n2b 0 0.4n RL c 0 1000 .ac dec 60 1k 1g .end
類比電源、PLL、ADC、RF 的供電常用「磁珠+電容」隔離雜訊。但磁珠在低頻是電感,跟電容會共振;負載輕、電容 ESR 小的時候,共振頻率附近的雜訊反而被放大(例如 DC-DC 的開關頻率剛好落在那裡)。這頁算出會不會放大、放大多少、在哪個頻率,以及加哪一種阻尼最有效。
| 誤差來源 | 單獨讓 VOUT 變動 | 佔最壞情況 |
|---|---|---|
| VREF 精度 ±1% | ±33.1 mV | 28% |
| R2 公差 ±1% | ±27.2 mV | 23% |
| R1 公差 ±1% | ±27.1 mV | 23% |
| R2 溫漂 100 ppm/°C×60°C | ±16.3 mV | 14% |
| R1 溫漂 100 ppm/°C×60°C | ±16.3 mV | 14% |
| 全部疊在同一邊(最壞情況) | -117.8~+122.3 mV | 100% |
最壞情況:每一項誤差各取上下限、所有組合都算一次(2^n 個角落),不是把各項加起來(分壓比對 R1、R2 是非線性的,直接相加會有一點偏差)。統計:RSS 用每項的靈敏度;蒙地卡羅固定亂數種子,同一組參數每次結果一樣。沒有算的:穩壓器本身的負載調整、線調整、迴路造成的漣波;電阻的焊接與老化漂移;VREF 精度若 datasheet 分成「室溫」與「全溫度範圍」兩個數字,請填全溫度範圍那個。分布的假設:電阻公差當成 ±3σ 的常態或公差內均勻分布,實際出貨分布要問電阻廠,兩種都算給你看差多少。
審電源時常被問:「這組分壓電阻,輸出電壓會不會超出負載晶片的允許範圍?」這頁把參考電壓精度、電阻公差、溫漂、回授腳偏壓電流全部算進去,給最壞情況、統計 ±3σ,以及做很多片板子時有幾 % 會超規,並列出每一項佔多少,知道該換哪一顆。
| TI SLVA352A 步驟(目標交越 100 kHz) | 算出來 | 目前填的 |
|---|---|---|
| R4=2π·fc·VOUT·Co/(gm_ea·VREF·gm_ps) | 11.867 kΩ | 14.3 kΩ |
| C4=RL·Co/R4(零點放在輸出極點) | 4.414 nF | 3.9 nF |
| C6=ESR·Co/R4(ESR 零點 835.563 kHz,低於 fsw/2 才需要) | 16.051 pF | 不裝 |
| Cc=1/(2π·R8·fc)(Type III,跨在 R8 上) | 159.155 pF | 150 pF |
Type III 補償的交越頻率目前只對到一組實測、低估約 4 成,原因未明,Type III 請以實測為準。Type II 的成績不代表 Type III 也一樣準。 模型照 TI 規格書的小訊號模型(gm 誤差放大器、功率級轉導 gm_ps、輸出電容與負載),再加上 TI SNVA793 說明的「電感極點」:只把電感當電流源的簡化模型會高估相位裕度,電感越大高估越多(可以切到「簡化」自己比)。電感極點要你填:它等於 Fm·VIN·Ri/(2π·L),Fm(斜率補償)和 Ri(電流感測增益)多數規格書沒公開;預設電感極點(48.8 kHz)是用 TPS54620 一組實測反推的,換晶片要重填。也可以切到「用電流感測增益與斜率補償算」,照 TI SNVA793 式 10 自動算 f_L=Fm·VIN·Ri/(2π·L)、Fm=1/((Sn+Se)·Ts);若有原廠模型的電流感測增益與斜率補償,填進來通常比預設值更接近實測。準到哪(成績單用的是不擬合的版本):電感極點由原廠模型的電流感測增益與斜率補償算出、完全不用實測反推,三組 TI 實測都是獨立驗證:相位裕度差 +0.2°、−4.0°、−8.4°;交越頻率 −9%(舊版評估板)、−19%(新版評估板)、−38%(Type III)。這是換一顆晶片、照原廠參數填進來時實際會遇到的準度。Type III 那 4 成不是這頁的公式造成的:把同樣三組設計丟給 TI 自己公開的 PSpice 平均模型(在我們的 ngspice 裡跑),交越頻率跟這頁差 ≤4%、相位裕度差 ≤6°(見成績單),原廠模型一樣對不上那組 Type III 實測;是模型(含原廠的)跟那一組實測之間的差距,原因判不了。另外試過加上取樣保持的半開關頻率雙極點(兩個參數一起擬合):Type III 的交越對上了,相位裕度卻低估 18°,所以沒有採用。TI SNVA793 自己的實測(四種電感)因為另外加了輸入濾波與回授對地電容、數值沒公開,只對得到趨勢,沒有放進成績單。沒有算的:取樣保持的雙極點、輕載不連續模式、輸入濾波。結論:這頁適合比較兩組補償誰的裕度大、Type II 的交越頻率大概在哪;量產前一定要用網路分析儀實測迴路。成績單裡 TI 文件的原始數值不列出,只列我們的結果與誤差。
峰值電流模式的降壓轉換器(TI SWIFT 系列這類 COMP 腳外接補償的晶片)換了輸出電容、電感或補償元件之後,要知道迴路還穩不穩。這頁把誤差放大器、補償網路、功率級和輸出電容串起來,畫出整個迴路的增益與相位,算交越頻率與相位裕度;下方表格照 TI SLVA352A 的步驟,給一個目標交越頻率就算出 R4、C4、C6、Cc。
電阻以 50 mm、35 °C 算;IPC-2152 擬合式出自 Brooks & Adam 2015。
| 算法 | 線寬 | 電流 | 電阻(50 mm、35 °C) | 壓降 | 走線發熱 |
|---|---|---|---|---|---|
| IPC-2221 公式 | 11.8 mil/0.300 mm | 1.00 A | 86.83 mΩ | 86.8 mV | 86.8 mW |
| 依 IPC-2152 數據的擬合式(Brooks & Adam 2015) | 10.9 mil/0.277 mm | 1.00 A | 94.06 mΩ | 94.1 mV | 94.1 mW |
畫電源線、馬達線、LED 電流線時,要先決定線寬:太細會發熱,太寬又佔板面。這頁同時給兩套數字:幾十年來最常用的 IPC-2221 公式,以及依 IPC-2152(2009 年重新量測)數據擬合的公式,並算出這段走線的電阻、壓降與發熱。
| 銅厚 | 線寬 | 論文截面 | 0.5 秒 | 1 秒 | 2 秒 | 3 秒 | 4 秒 | 5 秒 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 oz | 20 mil | 52 mil² | 3.46 | 3.87 | 4.65 | 5.3 | 5.84 | 6.3 |
| 1 oz | 20 mil | 26 mil² | 2.24 | 2.45 | 3.03 | 3.53 | 3.83 | 4.2 |
| 1 oz | 100 mil | 130 mil² | 2.02 | 2.14 | 2.45 | 2.69 | 3.02 | 3.15 |
| 1 oz | 200 mil | 260 mil² | 1.88 | 2.04 | 2.37 | 2.62 | 2.77 | 2.97 |
| 2 oz | 200 mil | 520 mil² | 1.57 | 1.67 | 1.9 | 2.05 | 2.2 | 2.37 |
| 2 oz | 100 mil | 260 mil² | 1.51 | 1.63 | 1.82 | 1.98 | 2.1 | 2.2 |
公式:Onderdonk(1920 年代)33.5·(I/A)²·t=log10((1083−Ta)/(234+Ta)+1),A 用 circular mil(1 mil²=1.273 circular mil);Ta 20 °C 時化成 t=0.0346·(A/I)²,A 用 mil²。出處:Brooks & Adam〈Fusing Currents in Traces〉2015(ultracad.com/articles/fusingr.pdf,網頁存檔 web.archive.org/web/20211120153559/https://www.ultracad.com/articles/fusingr.pdf)。論文前面的式子常數寫 33,後面化簡用 33.5,兩者算出的電流差約 0.8%,這頁照化簡後的 0.0346。不算的:散熱(板材、平面層、銅皮、氣流)、比熱隨溫度上升、相鄰走線、過孔;銅厚 1 oz 當 1.378 mil(論文表 1 用 1.3 mil)。銅的電阻率實測可差到 40%(1.7~2.4 µΩ·cm),熔斷時間跟著變。走線熔斷過就是毀損,板子不能修了再用。
短路、保護元件還沒動作、系統受控關機的那幾秒,走線會流過遠大於平常的電流。這頁用 Onderdonk 公式算「熱完全散不出去時,幾秒會熔斷」,並列出論文熱模擬的實際倍數。平常的長時間電流請用走線載流頁。
| 緩衝電容 | 電容值 | 電阻功耗(5.0 V、1000 kHz) |
|---|---|---|
| 1×Cp | 226.7 pF | 5.7 mW |
| 2×Cp | 453.3 pF | 11.3 mW |
| 3×Cp | 680.0 pF | 17.0 mW |
| 4×Cp | 906.7 pF | 22.7 mW |
把寄生當成一組集中的 L、C;實際可能有多個共振點、電容會隨電壓變,算出的值是起點。量振鈴要用短接地彈簧、探棒頻寬要夠高,長地線本身就會造成假振鈴。電阻功耗 Csnb·Vin²·fsw 是每個週期把電容充放一次的損耗,選電阻要留餘量。方法出處:ROHM〈Snubber Circuit for Buck Converter IC〉Application Note 2016-10(fscdn.rohm.com/en/products/databook/applinote/ic/power/switching_regulator/buck_snubber_app-e.pdf);TI E2E 論壇附件〈RC Snubber Design in Synchronous Buck Converter〉(e2e.ti.com,論壇附件,不是正式應用筆記)。成績單的 ngspice 兩列跟公式是同一套 LC 物理,只證明推導與實作正確;真正的實測對照是 ROHM 在加 680 pF 時量到的 108.7 MHz。
降壓轉換器的開關節點常有幾十到幾百 MHz 的振鈴,會造成 EMI 和 MOSFET 電壓應力。先用示波器量振鈴頻率,再在節點對地加一顆電容、加到頻率約減半,把兩個頻率和那顆電容填進來,就能算出寄生電容、寄生電感與建議的緩衝電阻、電容。
控速的算法照 TI TPS22918 資料表算例:上升時間是 10%~90%,所以電壓變化取 0.8·VIN(TI 另一份 TPS22965 資料表的算例用滿 VIN,SLVA670A 的實測比較貼近 0.8)。跟 TI SLVA670A 三組實測比:兩組實測峰值比這裡算的(上升期間平均充電電流)高約 12%,一組反而低 4%(原因判不了,可能是電容實際容值(陶瓷電容加直流偏壓後容值會變小)、電流探棒頻寬或上升時間讀值),所以實際峰值可能比這裡多約一成。CT 換算上升時間用資料表的近似式,跟資料表的表會差 4~16%,要精確請查表。直接接電容時用串聯 R、L、C 的解析解,峰值上限就是 V/(R+ESR)(Vishay OS-CON 應用注意事項)。沒有算的:電源本身的限流與輸出阻抗、MOSFET 的安全工作區(SOA,要對 MOSFET datasheet 的 SOA 曲線)、熱插拔控制器的功率限制模式。保險絲降額比例依脈衝次數不同,要看保險絲廠的曲線(Vishay 薄膜晶片保險絲 10 萬次約 0.35,是讀圖值)。
電源一接上,輸出電容要從 0 充到滿,這一瞬間的電流可能是平常的幾十倍:會讓上游電壓掉下去(別的電路重開)、燒保險絲、或讓負載開關的 MOSFET 超出安全範圍。這頁算出湧入電流、能量和保險絲 I²t,並告訴你控速要多慢。
負載端 驅動器腳位
按「算眼圖」才會算(IBIS 驅動器是非線性的,直接跑整串 127 位元,要一到數秒)。
依 IBIS Version 8.0 規格(ibis.org/ver8.0/ver8_0.pdf)讀 typ、min、max 三欄(規格 §9:min 是慢、弱,max 是快、強;C_comp 照規格的保守建議,慢角配大的、快角配小的;缺欄時用 typ 代替並寫出來):C_comp、[Voltage Range]、[Pullup]、[Pulldown]、[GND Clamp]、[POWER Clamp]、[Rising/Falling Waveform](R_fixture、V_fixture)與 [Package](接法照規格 Figure 18)。規格沒有規定模擬器怎麼用兩條波形,我們在每個時間點寫晶粒節點的電流平衡、用同一邊緣的兩條波形解出上拉/下拉的切換係數。沒有做的:差動腳位、[Driver Schedule]、[Submodel]、預強調、IBIS-AMI、多組電源(只取 [Voltage Range])、治具的 C_fixture/L_fixture;每個邊緣要有兩條波形才算得了(只有 [Ramp] 的檔第一版不支援)。驗證:拿我們自己寫的電晶體級示範驅動器抽出 IBIS,再把兩者接到建模時沒用過的三種負載上比,typ、min、max 三個角落的負載端 50% 延遲差 −2.6%~+0.6%,另一顆性質不同的驅動器(驅動力約 0.4 倍、較慢)−1.8%~+0.9%(見成績單);這證明讀檔與重建的方法對,真實晶片的準確度還要看原廠 IBIS 檔本身的品質。已知限制:原廠用高阻抗治具(例如 2 kΩ)量波形時,波形頭尾跟 I-V 表在直流只要差擺幅的 1~2%,治具需要的電流又很小,切換係數就會被放大到偏離 0~1;我們在一份原廠公開的 TTL IBIS 檔上實際看到穩態係數變成 0.6 倍與 3 倍。頁面會自動檢查這件事並寫出是哪條波形、差多少。眼圖:每個位元邊界接上對應邊緣的切換係數、直接跑整串 PRBS7(非線性,不用脈衝響應疊加);位元時間短於驅動器切換時間時會主動提醒。同一份眼圖網路在網站的引擎(EEcircuit 1.8.0,內含 ngspice)和命令列 ngspice 47 各跑一次:眼高差 ≤0.13%、眼寬一致,整串波形最大差 1.3~47 mV(47 mV 是振鈴最大的情況)。檔案只在你的瀏覽器裡讀,不會上傳。原廠檔讀不讀得回來:拿四份原廠公開 IBIS 檔(Infineon、TI、Renesas,檔不放網站),把模型放回檔裡自己寫的建模治具,跟檔內波形表比:最大差占 VCC 0.09~0.39%,Renesas 那份 4.4%(它的 C_comp 跟波形對不上:C_comp 設 0 時切換係數會回到 0~1 附近)。2026-10-11 修正:長表格(數百 ns、點距不均)原本取樣太粗,重建誤差到 30~51%,現在照表格自己的時間點取樣。
ibis driver Vibku ibku 0 PWL(0.000000000e+0 -0.00000 2.000000000e-11 -0.00000 4.000000000e-11 -0.00000 6.000000000e-11 0.00000 8.000000000e-11 0.00000 1.000000000e-10 0.00000 1.200000000e-10 0.00000 1.400000000e-10 0.00000 1.600000000e-10 0.00000 1.800000000e-10 0.00000 2.000000000e-10 0.00000 2.200000000e-10 0.00000 2.400000000e-10 0.00000 2.600000000e-10 0.00000 2.800000000e-10 0.00000 3.000000000e-10 0.00000 3.200000000e-10 0.00003 3.400000000e-10 0.00010 3.600000000e-10 0.00054 3.800000000e-10 0.00162 4.000000000e-10 0.00297 4.200000000e-10 0.00536 4.400000000e-10 0.00775 4.600000000e-10 0.01119 4.800000000e-10 0.01452 5.000000000e-10 0.01879 5.200000000e-10 0.02283 5.400000000e-10 0.02764 5.600000000e-10 0.03204 5.800000000e-10 0.03686 6.000000000e-10 0.04116 6.200000000e-10 0.04555 6.400000000e-10 0.04967 6.600000000e-10 0.05398 6.800000000e-10 0.05810 7.000000000e-10 0.06246 7.200000000e-10 0.06653 7.400000000e-10 0.07084 7.600000000e-10 0.07526 7.800000000e-10 0.08016 8.000000000e-10 0.08666 8.200000000e-10 0.09522 8.400000000e-10 0.10437 8.600000000e-10 0.11677 8.800000000e-10 0.12899 9.000000000e-10 0.14500 9.200000000e-10 0.16101 9.400000000e-10 0.18154 9.600000000e-10 0.19952 9.800000000e-10 0.22138 1.000000000e-9 0.24098 1.020000000e-9 0.26381 1.040000000e-9 0.28590 1.060000000e-9 0.31096 1.080000000e-9 0.33666 1.100000000e-9 0.36553 1.120000000e-9 0.39588 1.140000000e-9 0.42945 1.160000000e-9 0.46070 1.180000000e-9 0.48946 1.200000000e-9 0.51791 1.220000000e-9 0.53721 1.240000000e-9 0.56122 1.260000000e-9 0.57559 1.280000000e-9 0.59509 1.300000000e-9 0.60697 1.320000000e-9 0.62304 1.340000000e-9 0.63439 1.360000000e-9 0.64786 1.380000000e-9 0.65808 1.400000000e-9 0.66972 1.420000000e-9 0.67964 1.440000000e-9 0.69039 1.460000000e-9 0.69957 1.480000000e-9 0.70932 1.500000000e-9 0.71783 1.520000000e-9 0.72677 1.540000000e-9 0.73473 1.560000000e-9 0.74302 1.580000000e-9 0.75053 1.600000000e-9 0.75820 1.620000000e-9 0.76532 1.640000000e-9 0.77274 1.660000000e-9 0.77963 1.680000000e-9 0.78653 1.700000000e-9 0.79274 1.720000000e-9 0.79923 1.740000000e-9 0.80530 1.760000000e-9 0.81136 1.780000000e-9 0.81686 1.800000000e-9 0.82254 1.820000000e-9 0.82782 1.840000000e-9 0.83312 1.860000000e-9 0.83795 1.880000000e-9 0.84294 1.900000000e-9 0.84764 1.920000000e-9 0.85230 1.940000000e-9 0.85652 1.960000000e-9 0.86090 1.980000000e-9 0.86503 2.000000000e-9 0.86916 2.020000000e-9 0.87296 2.040000000e-9 0.87684 2.060000000e-9 0.88051 2.080000000e-9 0.88426 2.100000000e-9 0.88774 2.120000000e-9 0.89124 2.140000000e-9 0.89447 2.160000000e-9 0.89775 2.180000000e-9 0.90083 2.200000000e-9 0.90392 2.220000000e-9 0.90679 2.240000000e-9 0.90973 2.260000000e-9 0.91252 2.280000000e-9 0.91524 2.300000000e-9 0.91766 2.320000000e-9 0.92022 2.340000000e-9 0.92272 2.360000000e-9 0.92513 2.380000000e-9 0.92732 2.400000000e-9 0.92960 2.420000000e-9 0.93181 2.440000000e-9 0.93394 2.460000000e-9 0.93584 2.480000000e-9 0.93783 2.500000000e-9 0.93974 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4.50000e+0,-9.02380e-1, 4.60000e+0,-1.09140e+0, 4.70000e+0,-1.28240e+0, 4.80000e+0,-1.47480e+0, 4.90000e+0,-1.66840e+0, 5.00000e+0,-1.86270e+0, 5.10000e+0,-2.05770e+0, 5.20000e+0,-2.25330e+0, 5.30000e+0,-2.44930e+0, 5.40000e+0,-2.64560e+0, 5.50000e+0,-2.84230e+0, 5.60000e+0,-3.03920e+0, 5.70000e+0,-3.23640e+0, 5.80000e+0,-3.43380e+0, 5.90000e+0,-3.63130e+0, 6.00000e+0,-3.82910e+0, 6.10000e+0,-4.02690e+0, 6.20000e+0,-4.22500e+0, 6.30000e+0,-4.42310e+0, 6.40000e+0,-4.62130e+0, 6.50000e+0,-4.81960e+0, 6.60000e+0,-5.01810e+0) Bibpd out 0 I = V(ibkd) * pwl(V(out), -3.30000e+0,-4.85180e+0, -3.20000e+0,-4.65400e+0, -3.10000e+0,-4.45630e+0, -3.00000e+0,-4.25870e+0, -2.90000e+0,-4.06130e+0, -2.80000e+0,-3.86390e+0, -2.70000e+0,-3.66670e+0, -2.60000e+0,-3.46960e+0, -2.50000e+0,-3.27270e+0, -2.40000e+0,-3.07600e+0, -2.30000e+0,-2.87960e+0, -2.20000e+0,-2.68340e+0, -2.10000e+0,-2.48740e+0, -2.00000e+0,-2.29190e+0, -1.90000e+0,-2.09670e+0, -1.80000e+0,-1.90200e+0, -1.70000e+0,-1.70790e+0, -1.60000e+0,-1.51450e+0, -1.50000e+0,-1.32200e+0, -1.40000e+0,-1.13080e+0, -1.30000e+0,-9.41200e-1, -1.20000e+0,-7.54130e-1, -1.10000e+0,-5.70900e-1, -1.00000e+0,-3.94600e-1, -9.00000e-1,-2.33360e-1, -8.00000e-1,-1.15080e-1, -7.00000e-1,-7.64720e-2, -6.00000e-1,-6.33130e-2, -5.00000e-1,-5.17270e-2, -4.00000e-1,-4.05700e-2, -3.00000e-1,-2.98200e-2, -2.00000e-1,-1.94760e-2, -1.00000e-1,-9.53620e-3, 1.52660e-15,-3.30990e-12, 1.00000e-1,9.20960e-3, 2.00000e-1,1.81650e-2, 3.00000e-1,2.68620e-2, 4.00000e-1,3.52940e-2, 5.00000e-1,4.34560e-2, 6.00000e-1,5.13430e-2, 7.00000e-1,5.89480e-2, 8.00000e-1,6.62680e-2, 9.00000e-1,7.32950e-2, 1.00000e+0,8.00240e-2, 1.10000e+0,8.64500e-2, 1.20000e+0,9.25650e-2, 1.30000e+0,9.83650e-2, 1.40000e+0,1.03840e-1, 1.50000e+0,1.08990e-1, 1.60000e+0,1.13810e-1, 1.70000e+0,1.18280e-1, 1.80000e+0,1.22410e-1, 1.90000e+0,1.26180e-1, 2.00000e+0,1.29590e-1, 2.10000e+0,1.32640e-1, 2.20000e+0,1.35300e-1, 2.30000e+0,1.37590e-1, 2.40000e+0,1.39490e-1, 2.50000e+0,1.40990e-1, 2.60000e+0,1.42080e-1, 2.70000e+0,1.42790e-1, 2.80000e+0,1.43380e-1, 2.90000e+0,1.43980e-1, 3.00000e+0,1.44570e-1, 3.10000e+0,1.45170e-1, 3.20000e+0,1.45760e-1, 3.30000e+0,1.46350e-1, 3.40000e+0,1.46950e-1, 3.50000e+0,1.47540e-1, 3.60000e+0,1.48130e-1, 3.70000e+0,1.48730e-1, 3.80000e+0,1.49320e-1, 3.90000e+0,1.50030e-1, 4.00000e+0,1.55640e-1, 4.10000e+0,2.21100e-1, 4.20000e+0,3.64260e-1, 4.30000e+0,5.34490e-1, 4.40000e+0,7.15100e-1, 4.50000e+0,9.00970e-1, 4.60000e+0,1.08990e+0, 4.70000e+0,1.28090e+0, 4.80000e+0,1.47340e+0, 4.90000e+0,1.66690e+0, 5.00000e+0,1.86120e+0, 5.10000e+0,2.05630e+0, 5.20000e+0,2.25180e+0, 5.30000e+0,2.44780e+0, 5.40000e+0,2.64410e+0, 5.50000e+0,2.84080e+0, 5.60000e+0,3.03770e+0, 5.70000e+0,3.23490e+0, 5.80000e+0,3.43220e+0, 5.90000e+0,3.62980e+0, 6.00000e+0,3.82750e+0, 6.10000e+0,4.02540e+0, 6.20000e+0,4.22340e+0, 6.30000e+0,4.42150e+0, 6.40000e+0,4.61980e+0, 6.50000e+0,4.81810e+0, 6.60000e+0,5.01660e+0) Cibcomp out 0 2e-12 Rs out a 25 T1 a 0 b 0 Z0=50 TD=1n Cl b 0 5p Rleak b 0 1e9 .tran 6.000e-12 1.200e-8 .end
IBIS 是晶片廠用來描述 I/O 腳位「推多大電流、切換多快」的標準檔案,不用公開晶片內部電路。這頁讀原廠的 .ibs 檔,把驅動器接上你填的串聯電阻、傳輸線和負載,算出負載端的波形、過衝和延遲。
公式照 TI SLVA477C(漣波電流、峰值電流、輸出漣波)與 SLVA390A(上下管導通損耗、電感 DCR 損耗、效率);波形用 ngspice 理想同步降壓實跑(兩個開關互補切換、電感含 DCR、電容含 ESR)。「其他損耗」(開關切換、閘極驅動、靜態電流)要從規格書填,或照 SLVA390A 的方法用規格書上另一個輸出電壓的效率反推。拿 SLVA390A 的 TPS54620 實測效率對過:用 5 V 的效率推 3.3 V,6 個電流點對實測差 −0.8~−1.5 個百分點(見成績單)。做不到的:回授與穩定度(這裡是開迴路,輸出平均會因 Rds(on)/DCR 低一點)、輕載的不連續模式與省電模式、輸入電容與輸入漣波、EMI。IC 接面溫度只算 IC 內部損耗(上下管+其他),電感損耗不算在 IC 裡;RθJA 很依賴 PCB,請以規格書的條件為準。
buck Vin vin 0 12 Vg g 0 PULSE(0 1 0 1.0416666666666667e-8 1.0416666666666667e-8 5.625000e-7 2.083333e-6) Vg2 g2 0 PULSE(1 0 0 1.0416666666666667e-8 1.0416666666666667e-8 5.625000e-7 2.083333e-6) S1 vin sw g 0 SH S2 sw 0 g2 0 SL .model SH SW(Ron=0.026000000000000002 Roff=1e9 Vt=0.5 Vh=0) .model SL SW(Ron=0.019 Roff=1e9 Vt=0.5 Vh=0) Lb sw x 2.2u IC=4.0000000 Rdcr x vo 10.4m Co vo c1 47u IC=3.1747000 Resr c1 0 5m Rload vo 0 0.79367500 .tran 5.208e-9 4.1667e-4 UIC .end
選降壓轉換器的電感、輸出電容時,要確認漣波、電感峰值電流、效率與晶片溫度。這頁照 TI 應用筆記的公式算,並用 ngspice 實跑開關波形確認。
間距掃描用 2D 場解算 10 個間距,計算中(幾秒),算好會自動更新。
偶/奇模阻抗與有效介電常數用我們自己寫的 2D 電場數值解(在背景算,約 1~3 秒,算好自動更新;銅厚、綠漆、梯形都算進去);帶狀線在場解算好前先用 Cohn(IRE MTT-3,1955)的精確解(零厚度)暫代。拆成偶模、奇模各一段傳輸線(兩條線同寬時這樣拆是精確的)交給 ngspice 實跑;原本用 ngspice 的耦合傳輸線元件,上下同材質的帶狀線偶奇模一樣快時它分不開兩個模態、結果會亂跳(2026-10-12 改掉)。帶狀線預設截面(銅厚 0、長 20 mm、上升 50 ps)對 3D 全波(openEMS):近端峰值 3D 三種網格 16.25/14.65/14.16 mV、外插 13.33 mV,本頁 13.24 mV;遠端兩邊都在 1.5 mV 以內(入射 0.3%)。上下板材不同(下 4.2、上 3.0,線偏下、長 50 mm)時:近端 3D 外插 11.81 mV、本頁 11.59 mV;遠端 3D 外插 8.0~9.0 mV、本頁 7.56 mV(本頁低 6~16%;本頁的場解加密後已收斂,差距較可能來自 3D 網格對很小的偶奇模速度差解析不夠,未證實)。線剛好在交界、上下等高時,上下板材不同遠端也仍接近 0(3D 證實)。場解的銅厚處理拿實測微帶線對過,差 −0.01%(εr 由同組量測反推,不是完全獨立;見成績單)。微帶線的間距掃描曲線也用場解算 10 個間距。
做不到的:沒有算損耗與頻散(高速長線時串音會比這裡小一點);只算兩條線;有防護地線、帶狀線不在正中間的情況這裡沒有;4 埠耦合微帶線範例檔(Qucs 模擬)的差動與共模 TDR 阻抗也拿場解對過(見成績單)。
3D 全波對照(openEMS;頁面預設的截面尺寸,長度縮成 20 mm(頁面預設 50 mm,為控制網格數),銅厚當 0,上升 50 ps):網格加密兩級後,近端/遠端峰值比本頁模型多 2.4%/4.2%,且隨網格加密持續縮小,外插到網格無限細 21.39/45.42 mV,對本頁 −1.4%/+0.3%;頻域 2~15 GHz 相對穿越的比值差 ≤0.5 dB(近端零點除外)。
crosstalk Vs s 0 PWL(0 0 5.0000e-11 0 1.0000e-10 1) Rs s a1 50 Ra2 a2 0 50 Rb1 b1 0 50 Rb2 b2 0 50 Ene1 ne1 0 a1 0 0.5 Ene2 ne2 ne1 a2 0 0.5 Vne ne2 nE 0 Eno1 no1 0 a1 0 0.5 Eno2 no2 no1 a2 0 -0.5 Vno no2 nO 0 Fn1e a1 0 Vne 1 Fn1o a1 0 Vno 1 Fn2e a2 0 Vne 1 Fn2o a2 0 Vno -1 Efe1 fe1 0 b1 0 0.5 Efe2 fe2 fe1 b2 0 0.5 Vfe fe2 fE 0 Efo1 fo1 0 b1 0 0.5 Efo2 fo2 fo1 b2 0 -0.5 Vfo fo2 fO 0 Ff1e b1 0 Vfe 1 Ff1o b1 0 Vfo 1 Ff2e b2 0 Vfe 1 Ff2o b2 0 Vfo -1 Te nE 0 fE 0 Z0=59.891519 TD=2.97658272e-10 To nO 0 fO 0 Z0=47.050428 TD=2.69521106e-10 .tran 1.250e-12 9.953e-10 .end
兩條平行走線之間有電容和互感,攻擊線上一個邊緣跑過去,受害線兩端都會跑出一點電壓。這頁用 ngspice 的耦合傳輸線實跑,算近端與遠端串音,並用解析式拉一條「間距 vs 串音」的曲線,讓你直接看要拉開到幾倍線寬。
| 電源軌 | 到 90% | PG | 湧入峰值 |
|---|---|---|---|
| VCCDSW 1.8V | 0.91 ms | 1.90 ms | 0.22 A |
| VCCIO 1.05V | 4.21 ms | 5.22 ms | 2.15 A |
| VCORE 0.9V | 6.58 ms | 7.57 ms | 9.16 A |
| V1P8 1.8V | 9.37 ms | 10.36 ms | 0.40 A |
控制線(上拉 10 kΩ 接 VCCDSW 1.8V、接到由 V1P8 1.8V 供電的 IC):VCCDSW 1.8V 已經起來時,訊號只到 0.60 V——被還沒上電的 V1P8 1.8V(當時還是 0 V)經 IC 內部 ESD 二極體鉗住,要等它起來才跟著往上,到 8.76 ms 才過 90%。訊號在接收端的 VIL~VIH(0.54~1.26 V,以它的電源 30%/70% 估)之間停了 7.96 ms,這段時間接收端讀成 0 或 1 都有可能——邊緣觸發或沒有施密特輸入的腳位,這裡就可能看到 glitch。這就是邊緣中途的拐點,拐點電壓≈對方電源+約 0.6 V;這段期間經 ESD 二極體灌進對方電源的電流最大約 0.120 mA。
模型把每個穩壓器當成「跟著軟啟動斜坡走的理想電壓源」(內阻 1 mΩ),負載是電阻;沒有限流、沒有迴路動態、沒有電源軌之間的倒灌(倒灌請用跨電源域倒灌檢查器)。湧入電流=C×V÷軟啟動時間+V÷R,是軟啟動結束那一刻的值。控制線:接收端 IC 的輸入用兩顆 ESD 二極體(到它的電源、到地,IS=1×10⁻¹⁴ A)代表;還沒上電的電源軌在模型裡被穩穩壓在 0 V,所以算出的拐點電壓是最低的情況。實際上沒上電的軌如果是浮接、負載很輕,灌進去的電流會把它墊高(倒灌),拐點會比這裡高——那一半請用跨電源域倒灌檢查器看。
pseq Br0 0 rp0 I = (1 > 0.5) && (v(rp0) < 1) ? 1000 : 0 Cr0 rp0 0 1 IC=0 Rr0 rp0 0 1e12 Bv0 src0 0 V = 1.8*min(v(rp0),1) Vm0 src0 s0 0 Ro0 s0 out0 1m Co0 out0 0 22u IC=0 Rl0 out0 0 10 Bp0 0 pt0 I = (v(out0) > 1.62) && (v(pt0) < 1) ? 1000 : 0 Cp0 pt0 0 1 IC=0 Rp0 pt0 0 1e12 Bg0 pg0 0 V = v(pt0) >= 0.999 ? 1 : 0 Bd1 0 dt1 I = (v(pg0) > 0.5) && (v(dt1) < 1) ? 2000 : 0 Cd1 dt1 0 1 IC=0 Rd1 dt1 0 1e12 Br1 0 rp1 I = (v(dt1) >= 0.999) && (v(rp1) < 1) ? 500 : 0 Cr1 rp1 0 1 IC=0 Rr1 rp1 0 1e12 Bv1 src1 0 V = 1.05*min(v(rp1),1) Vm1 src1 s1 0 Ro1 s1 out1 1m Co1 out1 0 100u IC=0 Rl1 out1 0 0.5 Bp1 0 pt1 I = (v(out1) > 0.9450000000000001) && (v(pt1) < 1) ? 1000 : 0 Cp1 pt1 0 1 IC=0 Rp1 pt1 0 1e12 Bg1 pg1 0 V = v(pt1) >= 0.999 ? 1 : 0 Br2 0 rp2 I = (v(pg1) > 0.5) && (v(rp2) < 1) ? 666.6666666666666 : 0 Cr2 rp2 0 1 IC=0 Rr2 rp2 0 1e12 Bv2 src2 0 V = 0.9*min(v(rp2),1) Vm2 src2 s2 0 Ro2 s2 out2 1m Co2 out2 0 470u IC=0 Rl2 out2 0 0.1 Bp2 0 pt2 I = (v(out2) > 0.81) && (v(pt2) < 1) ? 1000 : 0 Cp2 pt2 0 1 IC=0 Rp2 pt2 0 1e12 Bg2 pg2 0 V = v(pt2) >= 0.999 ? 1 : 0 Br3 0 rp3 I = (v(pg2) > 0.5) && (v(rp3) < 1) ? 500 : 0 Cr3 rp3 0 1 IC=0 Rr3 rp3 0 1e12 Bv3 src3 0 V = 1.8*min(v(rp3),1) Vm3 src3 s3 0 Ro3 s3 out3 1m Co3 out3 0 47u IC=0 Rl3 out3 0 5 Bp3 0 pt3 I = (v(out3) > 1.62) && (v(pt3) < 1) ? 1000 : 0 Cp3 pt3 0 1 IC=0 Rp3 pt3 0 1e12 Bg3 pg3 0 V = v(pt3) >= 0.999 ? 1 : 0 Rcl out0 sig 10k Ccl sig 0 20p IC=0 Desd1 sig out3 DESD Desd2 0 sig DESD .model DESD D(IS=1e-14 N=1) .tran 1.000e-5 2.000e-2 UIC .end
電腦從待機到開機,各組電源要照晶片規定的順序一組一組起來,前一組 PG(電源好了)下一組才能開。這頁照你填的軟啟動時間、延遲、電容與負載,算出每一組到達門檻與 PG 的時間,以及每一組起來時的湧入電流。
| 節點 | 電壓 |
|---|---|
| CPU 端(1.8 V 側) | 1.055 V |
| Option 端(3.3 V 側) | 0.745 V |
| 1.8 V 電源輸出電流 | 7.45 µA |
| 3.3 V 電源輸出電流 | -7.45 µA |
與命令列 ngspice 47 比對:8 種狀態的 CPU 端電壓最大差 3.5×10-7 V。
levelshifter V18 v18 0 1.8 V33 v33 0 0 R7 v18 cpu 100k R8 v33 opt 100k M2 opt v18 cpu cpu NM W=100u L=1u DB2 cpu opt DB Ropt opt 0 1000000000000 Rcpu cpu 0 1000000000000 .model NM NMOS(LEVEL=1 VTO=1 KP=50u IS=1e-18) .model DB D(IS=1e-14) .op .end
雙 N-MOS level shifter 讓 1.8 V 的 CPU 和 3.3 V 的周邊互相傳 WAKE# 訊號。平常都正常,問題出在 3.3 V 側斷電、1.8 V 還有電 的時候:只用一顆 MOSFET,電會從寄生二極體漏過去;改成兩顆背對背,二極體方向相反,路就斷了。
| 模型 | 來源 | 怎麼驗的 | 限制(還沒做到的) |
|---|---|---|---|
| 突波產生器 | IEC 61000-4-5 標準簡化電路;元件值取自 YouSpice 公開範例(Cc 7.76 µF、Rs1 14.8 Ω、Rm 1.05 Ω、Lr 9.74 µH、Rs2 23.3 Ω) | 開路電壓、短路電流的波前與持續時間用第 3 版定義計算,對標稱值;4 kV 打 42/12/2 Ω 的峰值對 ST AN4275 Table 2 | 容許範圍表未取得原文;未做第 3 版 18 µF 電容驗證法 |
| 耦合網路 | 40 Ω 串聯(ST AN4275 對其他線對地的描述);可加耦合電容(Teseq CDN 公開介紹有提到,容值未公開) | 可切換三種方式比較 | 沒有原廠 CDN 的完整電路,耦合電容值是可調參數,不是實測 |
| SIDACtor | Littelfuse SIDACtor DO-214 datasheet(Rev. 01/06/14)p.142–143,P4500SCLHLRP:VS 530 V max @100 V/µs、IH 50 mA min、VT 4 V max @2.2 A、電容 25–65 pF、IPP 8/20 µs 400 A min、di/dt 500 A/µs max | 到 VS 一次閂鎖導通的開關+30 pF;峰值電流對原廠 IPP 額定 | 未用原廠 SPICE 模型;VS 是 100 V/µs 下的值,突波上升更快時實際觸發點可能更高(可用滑桿往上掃);未模擬 IH 關斷;導通電阻是估計值;di/dt 尚未列入檢查 |
| ESD 產生器 | 150 pF/330 Ω(TI SLVA233A 提到的 human/metal model)+一條擬合的快速放電支路 | 打進 2 Ω 量第一峰、10–90% 上升時間、30/60 ns 電流,對 TI SLVA233A Table 2(p.3) | 快速支路是擬合等效電路,不代表實體結構;30 ns 點偏低 13.5%;規範原文未取得 |
| TVS | 兩顆背對背崩潰二極體+動態電阻+電容+封裝電感;預設值取自 TI TPD1E10B06 datasheet(Rev. G) | 參數由圖 5-3(TLP)擬合,再拿另一張量測圖 5-1(+8 kV 鉗位波形)獨立驗證;並檢查 §5.6 鉗位電壓上限 | 圖是目測讀值(約 ±1 V);低電流區的軟膝點只用直線近似;尖峰高度取決於走線電感 |
| 受保護 IC | 腳位電容+內部 ESD 二極體(到 VDD 與地) | — | 內部二極體導通電阻是估計值;VDD 當成理想電源 |
| 倒灌檢查器 | KiCad netlist 結構依 KiCad 原始碼 netlist_exporter_xml.cpp;電源域由 net 名稱推斷 | 自建示範電路埋 3 個已知問題:3/3 抓到;另外 1 筆是同一條 SMBus 線的直連提醒(開汲極,屬保守提醒);倒灌電流對手算 (V−0.6)/(R+Roff) | 只認名稱規則,推錯要手動改;多電源晶片不知道腳位屬哪個電源;Allegro/OrCAD 格式還不支援(沒有樣本檔) |
| 上拉計算器 | TI SLVA689 式 (1)(6);SMBus 3.1 的 VIL/VIH、tR 與 Note 7 量測範圍 | SLVA689 §4 例題:Rp(max)、Rp(min) 都對上;用 ngspice 在 Rp(max) 實跑,上升時間剛好等於 Fast mode 的上限(驗證式 5) | 匯流排電容當成一顆集中電容;沒有含走線傳輸線效應與裝置漏電流;SMBus 的 Rp 上限是我們推的 |
| LDO 負載暫態 | 行為等效模型(積分器控制的通過元件、上下不對稱增益、抗飽和下限、負載調整),以 TI TPS7A20 datasheet SBVS338H p.16–17 量測圖為基準 | 圖 5-51、5-54 擬合 3 個參數;圖 5-53、5-52 的 3 個量測點獨立驗證,差 −9.5%~−11.5% | 從 0 mA 起跳做不到(−56%~−72%),最小負載擋 1 mA;只有 COUT=1 µF 的量測,改電容是外推;換別顆 LDO 要重新擬合;圖是目測讀值 |
| TDR/傳輸線 | ngspice 無損傳輸線(T 元件)三段+負載 R∥C | 無損:對我們另外寫的反射(lattice)解析算法,4 項差 ≤0.002%;有損:波前衰減 e^(−Rℓ/2Z0) 與直流分壓 2 項,差 ≤0.054%;S 參數:ngspice 交流分析對 ABCD 矩陣解析,差 <10⁻¹⁰ dB | 有損模式只有直流導體電阻(沒有集膚效應、介質損耗、色散);耦合(串音)在「串音」那頁;負載電容的情況沒有解析對照 |
| 串音 | 2D 電場數值解算偶/奇模(帶狀線算好前用 Cohn 精確解暫代),拆成偶模、奇模兩段傳輸線交給 ngspice(2026-10-12 前用耦合線元件 CPL,偶奇模一樣快時會出錯) | 近端平台對 Kb=(Ze−Zo)/(2(Ze+Zo))、遠端對一階近似、線長加倍遠端成正比,5 項差 ≤0.12%;場解另對 4 埠耦合微帶線範例檔(見成績單) | 沒有損耗與頻散;只算兩條線;帶狀線、防護地線、綠漆沒有;參數範圍 0.1 ≤ W/H、S/H ≤ 10 |
| 上電時序 | 每條軌=跟著軟啟動斜坡的理想電壓源(1 mΩ 內阻)+輸出電容+電阻負載;PG=過門檻後再延遲 | PG 時間與湧入電流對解析解(延遲+門檻×軟啟動+PG 延遲;C×V÷tss+V÷R),3 項差 ≤1.3% | 沒有穩壓器的迴路動態、限流、電源軌之間的倒灌;負載只有電阻 |
| Bob Smith 終端 | 單一對線的簡化:中心抽頭 → 75 Ω → 高壓電容 → 機殼 | 同一電路在命令列 ngspice 47 跑過對照 | 未含變壓器漏感與四對線並聯;結果看相對大小 |
| 雙 N-MOS | ngspice LEVEL 1 MOSFET,Vth 1.0 V(PJT138K datasheet 典型值);寄生二極體用獨立二極體元件表示 | 8 種狀態與命令列 ngspice 47 比對,最大差 3.5×10-7 V | LEVEL 1 是簡化模型;CPU 輸入門檻以 RP2040 1.8 V IO 為例,實際要看該晶片的 datasheet |
| 阻抗計算器 | 我們自己寫的 2D 電場有限差分解(解截面 ∇·(ε∇φ)=0,算有板材與全空氣兩次的每單位長度電容,換成阻抗與 εeff),銅厚、綠漆、梯形截面照實畫進去 | 零厚度帶狀線對 Cohn 精確解;Polar AP8259 偏置帶狀線差動對對 Polar 商用場解與測試板 TDR 實測;含銅厚對 scikit-rf 公開實測微帶線(見成績單) | 綠漆與梯形同時(這版只算綠漆)、旁邊有防護地或鋪銅、頻率相關的損耗與頻散;微帶線常用公式對照暫時拿掉,等照論文原文重寫 |
| 差動對 skew | 時域:ngspice 兩條獨立的無損傳輸線(P 線多 δ 的延遲);頻域:|Sdd21|=|cos(πfδ)|、|Scd21|=|sin(πfδ)|;限制值照 TI SLLA414A | ngspice 對解析式(見成績單) | 兩條線之間的耦合、損耗、繞線彎角本身的延遲差 |
| 過孔殘段 | 兩段理想傳輸線(通過段+開路殘段),ngspice 交流分析掃 0~40 GHz | 對 ABCD 矩陣解析;趨勢對 Multek 2011 IPC APEX 公開實測(該文沒有逐點數字,未進成績單) | 過孔阻抗要自己填(3D 參考:鑽孔 0.25 mm、εr 3.8、地平面厚 0.035 mm,反焊盤 0.5/0.6/0.8 mm(平面每 0.15 mm)量到 35/40/46 Ω,平面每 0.25 mm 時 42 Ω;同軸公式只估 21/27/36 Ω,低估 23~40%;過孔裡的波速也比 √εr 估的慢約 1.3~1.5 倍)、板材損耗、相鄰過孔耦合、焊盤電容;未修正的四分之一波長值不能當安全邊際 |
| 電源阻抗 PDN | 穩壓器(R+L)並聯最多 4 組去耦電容(C+ESR+ESL+安裝電感),ngspice 交流分析 1 kHz~1 GHz;可貼原廠 SPICE 模型 | ngspice 對複數阻抗解析;三參數電容模型與原廠模型各自對 Murata 公開量測核對(只列誤差,量測值依條款不放) | 電源與地平面、封裝與晶片內部電容、MLCC 直流偏壓、穩壓器迴路響應;三參數模型在自諧振附近差 21~61% |
| DC-DC 降壓 | TI SLVA477C(漣波電流、峰值電流、輸出漣波)與 SLVA390A(導通損耗、DCR、效率);ngspice 理想同步降壓開關模擬 | ngspice 對 SLVA477C 公式;效率推算對 SLVA390A Table 1 的 TPS54620 實測 6 個電流點(差 −0.8~−1.5 個百分點) | 回授與穩定度(開迴路)、輕載不連續與省電模式、輸入電容與輸入漣波、EMI;RθJA 依 PCB 而定 |
| 讀入 S 參數/眼圖 | Touchstone 檔反 FFT 成脈衝與步階響應(TDR);眼圖用單一位元脈衝響應疊加 PRBS7 | 自己匯出的檔讀回一致;scikit-rf 公開實測微帶線與共面波導、Qucs 4 埠耦合線範例檔;眼圖對解析值與直接模擬整串 PRBS | 時間解析度受檔案頻寬限制;缺低頻資料的檔不能用;驅動端理想線性,沒有抖動、雜訊與等化器 |
| IBIS 驅動器 | IBIS Version 8.0 規格(ibis.org):讀 typ/min/max 三欄的 I-V 表、V-T 波形、C_comp、[Voltage Range]、[Package];用同一邊緣兩條不同治具的波形,在晶粒節點寫電流平衡解出上拉/下拉切換係數(規格沒規定演算法,自己推);B 電源查表交給 ngspice | IBIS I/O Buffer Accuracy Handbook §4.3 的做法:拿自己寫的電晶體級示範驅動器抽出 IBIS,兩者接到建模沒用過的三種負載比負載端 50% 延遲(typ、min、max 三角落 18 項+另一顆性質不同的驅動器 6 項,差 −2.6%~+0.9%);另外接回建模治具,跟表格最大差 <7.4 mV | 高阻抗治具(如 2 kΩ)的原廠檔:波形與 I-V 表在直流的小差會被放大成係數偏離 0~1(頁面會檢查並寫出);沒有差動、[Driver Schedule]、預強調、IBIS-AMI、多組電源;每個邊緣要兩條波形;還沒拿原廠 IBIS 對原廠量測 |
| 插入損失預算 | 導體:2D 電場數值解+Wheeler 增量電感法(Pozar《Microwave Engineering》3.7 節);粗糙度:Hammerstad–Jensen(Polar AP8203 eq.2)、Huray(Huray 2010 eq.9)、Cannonball(Lamsim/Polar AP8203 eq.5~7);介質:Djordjevic–Sarkar(IEEE Trans. EMC 2001;以 scikit-rf 交叉核對);額度:USB-IF《USB 3.1 Channel Loss Budgets》與 2019《USB4 Cable Electricals and System Design》(usb.org 公開下載);PCIe Gen5 用 Electronic Design 的 Astera Labs 文章(2023)、Gen6 用 Tektronix 白皮書;PCIe Gen3/4 的主機板額度與溫濕度加成請照你手上的規格填(PCI-SIG 原始簡報查不到公開版,不引用) | 置中帶狀線導體損耗對 Pozar 式 3.198/3.199,三組差 0.5~3.9%;同一條帶狀線對 openEMS 3D(實心導體、代用導電率)網站高 1.4~2.8%;微帶線導體損耗用同樣做法對 openEMS 3D 網站高 2.8~4.4%(1 GHz 外插後約 5.2%);微帶線介質損耗對 openEMS 3D 網站高 0.8%;scikit-rf 公開實測微帶線(MSL100/200 相減)只用 1 GHz 反推 εr 與 Df,預測 3/5 GHz 的損耗(誤差見成績單);過孔用過孔殘段頁的 ABCD 解析 | 綠漆、輻射、反射漣波、串音、微帶線的幾何頻散沒算(頻散公式的原始論文還沒取得);連接器與 AC 電容只能填 Nyquist 值;粗糙度參數沒有實測可對(高頻三種模型差很多);Gen6 額度只有廠商來源;USB 封裝損耗要自己填;只看損耗預算不等於通道合規(PCI-SIG 簡報原話的意思:要用統計模擬器跑 S 參數) |
| 磁珠濾波 | 磁珠用 Rdc 串 L∥R∥C 三元件近似(ADI《Ferrite Bead Demystified》的做法;預設 TE BMB2A1000LN2 零偏壓參數取自該文圖 1~2);電容 C+ESR+ESL;頻域複數阻抗分壓 | 增益峰對二階 RLC 封閉解、整條曲線對 ngspice .ac 逐點,4 項差 ≤0.11% | 對 ADI 公開量測(讀圖):峰頻低 14%;峰高在源阻抗當 0 時多 12 dB,若源阻抗約 2 Ω 可解釋(此值由量測反推、不計分;TDK 磁珠 S 參數量測顯示磁珠本身跟簡易模型一致);磁珠直流偏壓只用「電感剩幾 %」近似;電容直流偏壓與溫度沒算;ADI 文章原文 PDF 從這邊打不開,參數取自轉載版(Power Systems Design) |
| 輸出電壓公差 | VOUT=VREF(1+R1/R2)+IFB·R1;最壞情況把每項誤差的上下限所有組合都算一次;RSS 用各項靈敏度;蒙地卡羅固定亂數種子 | 最壞情況對封閉式、蒙地卡羅標準差對 RSS(常態與均勻)、TI SSZT815 兩個算例、Sachs 分壓比算例(旁證),8 項差 ≤0.84% | 沒有算穩壓器的負載/線調整與迴路漣波、焊接與老化漂移;電阻出廠分布沒有原廠公開說明,兩種假設都給;TI 算例用線性近似,這頁算全部組合,所以差約 0.8% |
| 晶振負載電容 | CL=C1·C2/(C1+C2)+Cs、gm_crit=4·ESR·(2πF)²·(C0+CL)²、驅動功率 DL=ESR(πF·Ctot·Vpp)²/2(ST AN2867 Rev 10 §3.3~3.5,從 Raltron 轉載版讀);頻率偏移與靈敏度(Raltron《Crystal Mini Primer》式 1.4、1.7);預設晶振 Abracon ABM8、Micro Crystal CM7V-T1A(datasheet 數值) | ST AN2867 與 Raltron 的 6 個算例,6 項差 ≤1.6%(ST 的 gm_crit 原文只取兩位有效數字) | 晶片 gm 要自己查晶片 datasheet;ABM8 沒給動態電容(5 fF 是估計);沒算溫度漂移與老化;負阻要實測(ST 的串聯電阻法) |
| 走線載流與溫升 | IPC-2221 公式 I=k·ΔT^0.44·A^0.725(A 用 mil²,外層 k 0.048、內層 0.024);並列 Brooks & Adam 2015 依 IPC-2152 數據擬合的式子(外層一組、內層依銅厚);電阻用退火銅電阻率與溫度係數 | 擬合式對論文自己給的數字(內層 2 oz 圖上 100 °C 那一點、外層熱模擬 96 °C),2 項差 ≤17.3%;IPC-2221 對熱模擬那列是示範公式本身的偏差,不計入 | 單一孤立走線、靜止空氣;鄰近走線、過孔、銅皮與平面層散熱、氣流都不算;擬合式只在論文有數據的銅厚與線寬內,超出不外推;IPC-2221 原圖只到 35 A、400 mil、溫升 10~100 °C、0.5~3 oz |
| 走線熔斷電流 | Onderdonk 公式(絕熱:熱完全散不出去)33.5·(I/A)²·t=log10((1083−Ta)/(234+Ta)+1),Ta 20 °C 時 t=0.0346·(A/I)²;另列 Brooks & Adam 2015 熱模擬的實際倍數(只有論文的六組) | 常數對銅的物性自己積分推一次、論文例題(103 mil²、1 秒),2 項差 ≤0.82% | 不算散熱,所以對「故障時撐得住」是保守的、對「拿走線當保險絲」是反的;超過 10 秒不準;比熱隨溫度上升、相鄰走線、過孔都不算;倍數表不內插 |
| 開關節點 RC 緩衝器 | LC 共振:(f1/f2)²=(Cp+Cs)/Cp → Cp=Cs÷((f1/f2)²−1),Lp=1/((2πf1)²·Cp),Z=√(Lp/Cp),建議 R=Z、C 取 Cp 的 1~4 倍,電阻功耗 C·Vin²·fsw(ROHM 應用筆記、TI 論壇附件的方法) | ROHM 實測例題(Cp、Lp、Z、功耗),4 項差 ≤0.30%;TI 論壇例題只列誤差等級;ngspice 兩列跟公式同一套物理,不計入 | 寄生當成一組集中 L、C;振鈴幅度兩家都沒給數字,只驗頻率關係與建議阻值;實際要在板子上量波形確認 |
| 湧入電流 | I=C·0.8·VIN/tR(TI TPS22918 資料表算例);CT 換算用 TPS22918/TPS22965 資料表近似式;直接接電容用串聯 RLC 解析解,峰值上限 V/(R+ESR)(Vishay OS-CON);保險絲 I²t 與降額(Vishay 文件 50092) | TI 算例、Vishay 兩個算例,與 TI SLVA670A 三組實測(兩組實測高約 12%、一組低 4%,低的那組原因判不了,可能是電容實際容值(陶瓷電容加直流偏壓後容值會變小)、電流探棒頻寬或上升時間讀值),7 項差 ≤12.4% | 沒有算電源本身的限流、MOSFET 的 SOA、熱插拔控制器的功率限制;CT 近似式跟資料表的表差 4~16%;保險絲降額要看各廠曲線 |
2026-10-13 v7.53:差動對 skew 頁:USB3/PCIe 的對內長度差上限仍是 5 mil,出處改成非原廠應用筆記的公開文件(LattePanda Mu USB 3.2 設計指南、congatec AN53),並註明這是業界經驗值、USB-IF/PCI-SIG 規範原文沒有這個長度;DisplayPort/HDMI 不再提供預設上限,請填你的晶片廠或規範給的值(API 的 diff_skew 新增 lim 參數,沒帶時 limit_ps 回 null),所以選 DP/HDMI 的舊截圖判定會不同。阻抗頁與串音頁:同時填綠漆與蝕刻梯形時,結論句改成照實寫「有綠漆時截面以矩形計」(數值沒變,以前句子寫成梯形)。阻抗算法修正:梯形截面的斜邊格線改成跟走線厚度對齊(原本斜邊切成會隨網格跳的階梯),單線的計算也修正(原本梯形內縮分攤錯、計算邊界太近)。有填蝕刻(梯形)時數字會跟上一版不同,用 JLCPCB 4 層/6 層疊構實算:單端微帶 +0.27~+0.38%、帶狀線 +0.24~+0.66%、差動對 −0.53~−0.99%;阻抗頁蝕刻填 0 的結果不變;插入損失頁單端微帶的矩形也會小幅變(例如 53.70→53.85 Ω,往阻抗頁的值靠),導體損耗小幅下降(約 0.1~0.3%)。串音頁:算法改成偶模、奇模各一段無損傳輸線再接回兩條實體線(原本用 ngspice 的耦合線元件,偶模奇模一樣快時它分不開兩個模態),所以串音結果會變,例如微帶線 20 mm、50 ps 的遠端由 45.7 mV 變成 43.2 mV(約 −6%),舊截圖會對不上。IBIS 讀入:重建波形的取樣改成「波形表的時間點加上均勻 400 點」,驗證用的負載也加了漏電阻,所以上傳 IBIS 重建出來的波形與眼圖會跟舊版不同。成績單新增「阻抗計算器 vs 主流板廠線上計算器」65 列;另有 8 列倒灌檢查器的「人工判讀(自建示範)」不計進驗證總數;TI 對照的列只顯示誤差等級(<0.5%、0.5~1%、1~3%、>3%),不列誤差數值。
2026-10-10 v7.7:插入損失預算:PCI-SIG 兩份簡報在官網查不到公開版,網站上出自它們的數字拿掉——PCIe Gen3/4 的主機板額度改成自己填(新增「主機板額度」欄),PCIe Gen5 改引 Electronic Design 公開文章(總 36 dB、主機板最壞 16 dB,數字不變),每吋損耗代表值表與溫濕度加成百分比拿掉。預設介面從 PCIe 4 改成 PCIe 5,所以預設的判定跟舊截圖不同。USB 的出處都改附 usb.org 公開網址與頁碼。
2026-10-10 v7.6:電源阻抗 PDN 頁拿掉 5 個 Murata 料號的預設參數(從 Murata 量測檔抽出的值;Murata 使用條款禁止轉散布或重製資料),預設改成示範用整數(10 µF/1 µF/0.1 µF),所以預設的阻抗曲線和判定跟舊截圖不同。成績單 c1~c5 改成「以實測為 100%」顯示,誤差不變。
2026-10-10 v6.5:阻抗計算器不再顯示微帶線的公式對照欄(Hammerstad–Jensen、Kirschning–Jansen),串音頁的微帶線也不再用公式暫代,一律等 2D 數值解;原因:這兩套公式的程式實作來源要照論文原文乾淨重寫,重寫好再加回來。主答案本來就是數值解,數字不變;成績單因此少了「數值解對這兩套公式」的 5 列。先前「常用公式在細間距時高估約 12%」的發現仍然成立(那是拿公式結果對我們的數值解與 Polar 實測得出的)。另外插入損失頁的微帶線頻散還沒算,同樣等原始論文。
2026-10-10 v3.9:串音頁的阻抗從耦合線公式改成 2D 電場數值解(公式在細間距時不算銅厚)。預設情境(線寬、間距 0.15 mm、銅 35 µm)因此改變:差動阻抗 107.0 → 約 94 Ω、近端串音 5.34% → 約 5.9%、遠端串音 19.28% → 約 27.9%。
2026-10-10 v3.6:讀入 S 參數檔時,埠口一進去就不連續的檔,TDR 原本只讀到一半反射,已修正;實測微帶線那項由 47.69 Ω 更正為 48.46 Ω。
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