91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

論文導(dǎo)讀：在這種情況下，高速PCB設(shè)計(jì)過程中的仿真變得越來越重要。目前，常用的芯片仿真模型有兩種，一種是SPICE模型，另一種是IBIS模型。隨著信號(hào)上升時(shí)間越來越快,在高速PCB設(shè)計(jì)過程中必須進(jìn)行信號(hào)完整性仿真分析。
關(guān)鍵詞：高速PCB，IBIS，信號(hào)完整性，模型修正

　　1 引 言
　　隨著IC制造技術(shù)的不斷提高，電子系統(tǒng)的也不斷的向大規(guī)模、小體積、高速度發(fā)展。電路的布局布線密度變大,同時(shí)信號(hào)的頻率還在提高,從而使得原本安全合理的設(shè)計(jì)變得充滿錯(cuò)誤，如何處理高速信號(hào)帶來的新問題成為一個(gè)設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。在這種情況下，高速PCB設(shè)計(jì)過程中的仿真變得越來越重要。目前，常用的芯片仿真模型有兩種，一種是SPICE模型，另一種是IBIS模型。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。IBIS模型只描述器件的外部特性，不涉及器件的內(nèi)部細(xì)節(jié)，不會(huì)泄漏技術(shù)機(jī)密，因此得到了芯片制造商的支持。從而使IBIS模型得到了廣泛的應(yīng)用。在將IBIS 應(yīng)用于大規(guī)模的系統(tǒng)仿真之前，不僅要保證IBIS模型正確表達(dá)了電路，還需要驗(yàn)證其仿真精度能否達(dá)到系統(tǒng)仿真的需要。文章針對(duì)IBIS模型在仿真中產(chǎn)生的不準(zhǔn)確和偏差進(jìn)行了分析，并提出了修正算法，對(duì)影響IBIS模型準(zhǔn)確性的部分參數(shù)進(jìn)行修正，以提升仿真效率和仿真準(zhǔn)確性，提升單板免測(cè)率以及成功率。
　　2 IBIS介紹
　　2.1 概 述
　　IBIS模型采用I/V和V/T表的形式來描述數(shù)字集成電路I/O單元和引腳的特性, 現(xiàn)在各主要的IC制造商都能夠在提供芯片的同時(shí)提供相應(yīng)的IBIS模型[1]。IBIS模型的分析精度主要取決于I/V和V/T表的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)和數(shù)據(jù)的精確度, 是一個(gè)簡(jiǎn)單的模型,計(jì)算量小,速度快,精度高,它用反映芯片驅(qū)動(dòng)和接收電氣特性的文件格式來記錄驅(qū)動(dòng)源輸出阻抗、上升/下降時(shí)間及輸入負(fù)載等參數(shù),非常適合做振鈴和串?dāng)_等高頻效應(yīng)的計(jì)算與仿真[2]。由于這些優(yōu)點(diǎn), IBIS模型得以迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,現(xiàn)在已成為了正式的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(EIA/AN-SI656-A)。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。
　　2.2 IBIS基本組成
　　一個(gè)IBIS文件包括了從行為上模擬一個(gè)器件的輸入、輸出和I/O緩沖器所需要的數(shù)據(jù)，它以ASCII的格式保存。IBIS文件中的數(shù)據(jù)被用來構(gòu)成一個(gè)模型，這個(gè)模型可以用來對(duì)印刷電路板進(jìn)行信號(hào)完整性仿真和時(shí)序分析。進(jìn)行這些仿真所需的最基本的信息是一個(gè)緩沖器的I/V參數(shù)和開關(guān)參數(shù)(輸出電壓與時(shí)間的關(guān)系)。要注意的是，IBIS本身只是一種文件格式，它說明在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IBIS文件中如何記錄一個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)器和接收器的不同參數(shù)，但并不說明這些被記錄的數(shù)據(jù)如何使用，這些參數(shù)要由使用IBIS模型的工具來讀取。IBIS模型是以元件為中心的，也就是說，一個(gè)IBIS文件允許模擬整個(gè)的一個(gè)元件，而不僅僅是一個(gè)特定的輸入、輸出或I/O緩沖器。因而，除了器件緩沖器的電學(xué)特性參數(shù)以外，IBIS文件還包括了器件的管腳信息以及器件封裝的電學(xué)參數(shù)。從Version 1.1開始，就定義了一個(gè)IBIS模型文件的最基本的組成元素為I/V數(shù)據(jù)表、開關(guān)信息和封裝信息如圖1。圖中，模塊1 PullDown和模塊2 PullUp表現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)輸出緩沖器的上拉和下拉晶體管，用直流I/V數(shù)據(jù)表來描述它們的行為。模塊3中的Power_Clamp和Gnd_Clamp是靜電放電或鉗位二極管，也是用直流I/V數(shù)據(jù)表來描述的。模塊4在IBIS文件中是Ramp參數(shù)，表示輸出從一個(gè)邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)邏輯狀態(tài)，用dV/dt來描述某一特定阻性負(fù)載下輸出波形的上升沿和下降沿。模塊5描述的是體電容和封裝寄生參數(shù)，其中C_comp是硅晶元電容，它是不包括封裝參數(shù)的總的輸出電容;L_pkg、R_pkg和C_pkg分別是由封裝帶來的寄生電感、寄生電阻和寄生電容。如果描述的僅僅是輸入管腳的IBIS模型，則只由模塊3和模塊5兩部分組成即可。IBIS規(guī)范要求的I/V曲線的范圍是-Vcc到(2*Vcc)，制定這一電壓范圍的原因是，由全反射所引起的過沖理論上的最大值是兩倍的信號(hào)擺幅。Gnd_Clamp的I/V曲線范圍定義為-Vcc到Vcc，而Power_Clamp的I/V曲線范圍是0到(2*Vcc)。要注意的是，Pullup和Power_Clamp在IBIS文件中的電壓Vtable為Vcc-Voutput。
　　3 IBIS模型與SPICE模型的吻合度驗(yàn)證
　　3.1波形比較算法分析
　　為了對(duì)IBIS模型的仿真結(jié)果與SPICE模型的仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，必須能夠?qū)Σㄐ螖?shù)據(jù)進(jìn)行定量計(jì)算，得出波形吻合度的具體數(shù)值。根據(jù)IBIS委員會(huì)關(guān)于模型質(zhì)量度量的文檔中提出的重疊比較法（Overlay Metric），可以非常方便的實(shí)現(xiàn)波形的驗(yàn)證，其核心是三個(gè)計(jì)算公式。
　　------------------------------(3-1)
　　----------------------------------(3-2)
　　----------------------------------------------(3-3)
　　fom1（first figure of merit）計(jì)算相對(duì)偏差的累積平均，
　　fom2計(jì)算最大的相對(duì)偏差，
　　fom3則計(jì)算偏差的最大值。
　　3.2算法處理步驟
　　Step1.導(dǎo)入待比較的原始數(shù)據(jù)；
　　Step2.設(shè)置閾值電壓值，找出閾值電壓與波形的交叉點(diǎn)，一般為與第一個(gè)上升沿的交叉點(diǎn)；
　　Step3.以此交叉點(diǎn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行波形的移位，使它們基本對(duì)齊；
　　Step4 選中一部分時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，截去不必要的數(shù)據(jù)；
　　Step5.最后將這些處理后的數(shù)據(jù)送入到三個(gè)公式中進(jìn)行計(jì)算，得到結(jié)果。
　　4 IBIS修正算法
　　4.1傳統(tǒng)算法
　　對(duì)于一個(gè)IBIS模型需要4個(gè)I/V曲線來表征其特性，。其相應(yīng)的4個(gè)關(guān)鍵詞分別是：[Pullup]、[Pulldown]、[GND Clamp]以及[POWER Clamp]。4個(gè)曲線分別是：Pullup晶體管工作（輸出為高電平）、Pulldown晶體管工作（輸出為低電平）還有兩個(gè)輸出為高阻狀態(tài)時(shí)的曲線。輸出狀態(tài)為高時(shí)，得到的數(shù)據(jù)則是形成[Pullup]的列表；在輸出狀態(tài)為低時(shí)，所得到的數(shù)據(jù)是用來形成[Pulldown]列表的數(shù)據(jù)。具體的信息如下表4－1所示。
表4－1 I/O 緩沖器的特性曲線
　　

關(guān)鍵詞	特性曲線	備注
Pullup	輸出狀態(tài)為高時(shí)的Pullup曲線	Buffer的上拉晶體管導(dǎo)通，電壓范圍為－V到2*V的數(shù)據(jù)。其中V＝V－V
Pulldown	輸出狀態(tài)為低時(shí)的Pulldown曲線	Buffer的上拉晶體管導(dǎo)通，電壓范圍為－V到2*V的數(shù)據(jù)。其中V＝V－V
GND Clamp	輸出為高阻的曲線	在輸出電壓的數(shù)值小于GND的電壓值時(shí)的I/V曲線。
POWER Clamp	輸出為高阻的曲線	在輸出電壓的數(shù)值大于V的電壓值時(shí)I/V的曲線。

這樣我們可以細(xì)化瞬態(tài)電流調(diào)制參數(shù)，對(duì)于每一組的負(fù)載情況，都有一組上拉下拉瞬態(tài)電流調(diào)制參數(shù)對(duì)應(yīng)，我們用Ki，Itable-i，Vtable-i來表示相應(yīng)的參數(shù)。則可以寫方程如下：
　　
　　其中等式右邊Vtable-i是輸出端加在負(fù)載電阻上的電壓值，這個(gè)電壓與負(fù)載電阻的比值即是流出輸出端點(diǎn)的電流。此電流為上拉器件和下拉器件的瞬態(tài)電流之和，等于當(dāng)前輸出電壓下的穩(wěn)態(tài)電流Itable-i，與調(diào)制系數(shù)Ki的乘積。從而我們根據(jù)方程求出四個(gè)調(diào)制參數(shù)，根據(jù)不同的起始激勵(lì)情況，觸發(fā)相應(yīng)的調(diào)制參數(shù)工作，即去乘上拉下拉穩(wěn)態(tài)曲線，得到最終的仿真結(jié)果。
　　4.2算法改進(jìn)與結(jié)果比較
　　注意到 IBIS 中C_comp 的生成方法，它是在當(dāng)前負(fù)載下，流過負(fù)載的電流除以輸出瞬態(tài)響應(yīng)曲線的平均斜率。C_comp 主要影響兩個(gè)方面，一方面是輸出端的阻抗匹配，另外一個(gè)方面，它調(diào)制著輸出波形的斜率。在 IBIS 中生成瞬態(tài)響應(yīng)曲線時(shí)，輸出緩沖器連接上負(fù)載，做瞬態(tài)響應(yīng)，并測(cè)量負(fù)載處的電壓隨時(shí)間變化的值，顯然，C_comp 的作用此時(shí)被包括在了輸出緩沖器內(nèi)部，即在圖3中的measure point。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。從而Rising waveform 和 Falling waveform 是包含了流過C_comp 電流的結(jié)果。在仿真實(shí)現(xiàn)時(shí)，C_comp 被作為負(fù)載又一次的被加入了電路，即在圖2中的simulation point，這就兩次引入了C_comp 的影響。C_comp 作為輸出負(fù)載的作用必須被保留，但是必須去除被重復(fù)計(jì)算的C_comp 帶來的影響，對(duì)于上圖，我們需要去除measure point 處的C_comp，而保留在simulation point 處的C_comp 帶來的影響[3]。因此可以將公式修改如下：
　　----------------------------(4-1)
　　注意到，在計(jì)算流過電容的電流時(shí)，需要用對(duì)電壓微分，對(duì)于離散的點(diǎn)而言，可以用相鄰時(shí)間點(diǎn)上的差分來代替電壓的微分，即在t 時(shí)刻的電壓微分可以表示為：
　　--------------------------(4-2)
　　
圖3 原方法仿真結(jié)果比較
 

圖4 消除電容重復(fù)計(jì)算后仿真結(jié)果比較

　　表4-2 傳統(tǒng)算法與改進(jìn)算法的仿真結(jié)果比較
　　

分別對(duì)改進(jìn)前和改進(jìn)后的IBIS模型進(jìn)行仿真，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載是50 歐姆。如上表和仿真圖所示，與SPICE 仿真相比較，改進(jìn)前的誤差分別為0.359ns，0.295ns，0.272ns，改進(jìn)后的誤差為0.028ns，0.061ns，0.070ns。改進(jìn)后的方法極大的降低了重復(fù)計(jì)算伴隨電容帶來的誤差。
　　5 結(jié)論
　　隨著信號(hào)上升時(shí)間越來越快,在高速PCB設(shè)計(jì)過程中必須進(jìn)行信號(hào)完整性仿真分析。利用IBIS模型進(jìn)行信號(hào)完整性分析方便易行。然而，不管選擇何種模型和仿真工具，所使用的方法首先必須是有效的。至少，模型的準(zhǔn)確性、完整性必需得到保證。文章在遵守現(xiàn)有IBIS標(biāo)準(zhǔn)的前提下，從去除重復(fù)電容計(jì)算的角度，提出了一種對(duì)IBIS模型進(jìn)行修正的方法，能夠較好的消除部分因?yàn)橛?jì)算不嚴(yán)謹(jǐn)產(chǎn)生的誤差。

參考文獻(xiàn):
[1]　 石章如， IBIS模型的仿真研究與應(yīng)用分析[J]，武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)·信息與管理工程版，2005（5）；9-112.
[2]　 蔣建軍,項(xiàng)湜伍，IBIS模型在微機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]，中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006（4）306-309.
[3]　王騮，用于信號(hào)完整性的IBIS建模與仿真方法研究[D]，上海交通大學(xué)，20071201.