Технология PCB - модель для анализа полноты рядовых сигналов

для моделирования схемы необходимо прежде всего создать модель элемента, т.е. для различных элементов, поддерживаемых программой эмуляции схемы, в которой должна содержаться соответствующая математическая модель, описывающая их, т.е.

An ideal component model should not only accurately reflect этот electrical characteristics of the component, но также относится к числовым решениям на компьютере. Вообще говоря, Чем выше точность модели устройства, the more complex the model itself, количество необходимых параметров модели. такой, количество занятой памяти в процессе вычисления увеличится, время вычисления также увеличится. Однако, интегральная схема обычно содержит много элементов, степень сложности модели устройства немного повышена, время вычисления удваивается. напротив, if the model is too rough, Результаты анализа будут ненадежными. поэтому, the complexity of the component model used should be determined according to actual needs.

в проектирование PCB method based on signal integrity computer analysis, самое главное - это создание панель PCB-leпятьel signal integrity model, это отличается от традиционного дизайна. The correctness of the Sя model will determine the correctness of the design, возможность построения модели си определяет осуществимость такого проектного подхода.

В настоящее время существуют два способа построения модели прибора: один из них, исходя из электрических рабочих характеристик устройства, рассматривает прибор как "черный ящик", измеряет электрические характеристики порта и извлекает модель устройства без учета принципов работы прибора, называется модель поведения. модель представляет собой модель яBIS и S - параметры. его преимущества заключаются в простом и удобном использовании модели, в экономии ресурсов, в широком применении. в частности, в случаях высокой частоты, нелинейности и высокой мощности практически единственным вариантом является модель поведения. недостатком является неточность, согласованность не может быть гарантирована, под воздействием технологии тестирования и точности. другой подход основан на принципе работы компонентов. Исходя из математического уравнения прибора, полученные модели прибора и параметры модели тесно связаны с принципами физической работы прибора. модель SPICE представляет собой наиболее широкую модель, используемую в этой модели. преимущество заключается в том, что высокая точность, особенно с разработкой методов моделирования и прогрессом и спецификациями полупроводниковой технологии, позволяет создавать такие модели на многих уровнях для удовлетворения различных требований в отношении точности. недостатки модели сложны и рассчитаны долго.

В общем, the driпятьer and receiver models are provided by the device manufacturer, модель линии передачи обычно извлекается из анализатора на месте. тип упаковки и разъема может быть извлечен полевым анализатором или поставлен изготовителем.

Существует много моделей панель PCB-level signal integrity analysis in electronic design. среди, there are three most commonly used models, пряности, IBIS, Verilog AMS, and VHDL-AMS.

1. SPICE model

Spice - сокращение SimulationProgram within Integrated CircuitEmphasis. это мощный универсальный Имитатор аналоговых схем, который существует уже несколько десятилетий. этот проект был разработан факультетом электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Беркли, главным образом для интегральных схем. в процессе анализа формат таблицы Spice стал стандартом описания типичных аналоговых схем и транзисторных схем. в качестве национального промышленного стандарта США используется главным образом для проектирования и имитации электронных систем, таких, как интегральные схемы, аналоговые схемы, цифровые гибридные схемы, схемы питания и т.д. Поскольку программа Spice имитирует полностью открытую стратегию, пользователь может вносить изменения в соответствии со своими потребностями. Кроме того, эта система очень полезна и быстро внедряется. Она была пересажена на платформу нескольких операционных систем.

С тех пор, как появились пряности, его версия постоянно обновляется. есть несколько версий, таких как Spice2 и Spice3. новая версия в основном усиливает вход в схему, graphics, структура данных и эффективность осуществления. It is generally believed that Spice2G5 is the most successful and effective Yes, будущие версии только частичные изменения.

В то же время были разработаны имитационные инструменты для различных коммерческих схем Spice, в основе которых лежит алгоритм Беркли - спица. Они работают на платформах PC и UNIX. Многие из них основаны на первоначальном варианте SPICE2G6. Это публичная версия. версия, на основе которой они проделали большую практическую работу. более распространенное программное обеспечение для моделирования Spice включает Hspice, Pspice, Spectre, Tspice,

интеллигентный шпион, IsSpice, сорт., although their core algorithms are the same, скорость моделирования, accuracy, А конвергенция. Among them, Synopsys Hspice and Cadence Pspice. Hspice is the de facto Spice industry standard simulation software. это самое широкое применение в отрасли. It has the characteristics of high accuracy and powerful simulation functions. Однако, it does not have a front-end input environment and needs to prepare the netlist file in advance. не подходит для главного пользователя. The main application For integrated circuit design; Pspice is the best choice for individual users. У него графический интерфейс входной среды, friendly user interface, Все очень понравилось. It is mainly used in панель PCB системное проектирование.

имитационное программное обеспечение SPICE состоит из двух частей: модели и имитатора. Поскольку модель и имитатор тесно интегрированы, пользователю трудно добавить новые типы моделей, но легко добавить новые модели, просто установить новые параметры для существующих типов моделей.

The SPICE model consists of two parts: model equations (ModelEquations) and model parameters (ModelParameters). Благодаря наличию модельных уравнений, модель SPICE тесно связана с алгоритмом имитатора, более эффективный анализ эффективности и результатов.

модель SPICE широко используется в электронном проектировании и позволяет проводить нелинейный анализ постоянного тока, нелинейный переходный анализ и анализ линейного переменного тока. Элементы аналитической схемы могут включать в себя сопротивление, емкость, индуктивность, взаимную индуктивность, независимый источник напряжения, независимый источник тока, различные линейно управляемые источники, линии передачи и активные полупроводниковые приборы. тип встроенного полупроводникового прибора SPICE, пользователь должен выбрать только уровень модели и указать соответствующие параметры.

при использовании модели SPICE панель PCB level, конструкторы и производители IC должны представить подробное и точное описание модели SPICE для интегральной схемы I/Параметры изготовления полупроводниковой схемы и полупроводниковой характеристики. Because these materials usually belong to the intellectual property and confidentiality of designers and manufacturers, лишь немногие полупроводниковые торговые палаты предоставляют соответствующие модели SPICE, предлагая продукцию на основе чипа..

точность анализа модели SPICE зависит главным образом от источника параметров модели (т.е. сочетание уравнений модели и различных цифровых имитаторов также может повлиять на точность анализа. Кроме того, модель SPICE класса PCB имеет множество аналоговых расчетов, и анализ занимает много времени.

Вторая модель

IBIS - это инициалы I/OBufferInformationSpecification. Это способ быстрого и точного моделирования/OBUFFER based on I/V - образная кривая. It is an international standard that reflects the electrical characteristics of chip driving and receiving. Он предлагает стандартный формат файла для регистрации входного импеданса привода и других параметров, подъём/fall time and input load, очень подходит для расчёта и моделирования в проектировании высокоскоростных схем.

для разработки единообразного формата IBIS компании EDA, поставщики IC и конечные пользователи создали Комитет по разработке формата IBIS, который также был создан на открытом форуме IBIS. в его состав входят несколько производителей EDA, производители компьютеров, полупроводники и университеты.

1993 год, the format development committee launched the first standard Version 1.чуцапля - 0, and it has been revised continuously. Самая последняя официальная версия - версия 4.1 released in 2004. V4.1 mainly adds to the multi-language model. Поддержка Беркли, VHDL-AMS and Verilog-AMS, модель IBIS может создавать модели для всей системы, Сфера применения модели значительно расширилась, но для этого нужен гибридный эмулятор, поддерживающий одновременно эти модели. Simulation, Таким образом, крупномасштабное применение модельного программного обеспечения потребует времени. стандарт IBIS был одобрен EIA и определен как стандарт ANSI/стандарт EIA - 656 - A. в каждой новой версии будут добавлены новые элементы, Но эти новые элементы являются только возможными в файле модели IBIS, а не обязательными, Это обеспечивает обратную совместимость модели IBIS.

В настоящее время членами открытого форума IBIS являются десятки компаний EDA. компания EDA, поддерживающая IBIS, предоставляет модель IBIS и инструменты моделирования программного обеспечения для различных устройств. все больше производителей полупроводников начинают предлагать модели IBIS для своих продуктов. Поскольку модель IBIS не требует описания внутренних конструкций модуля I / O и параметров изготовления транзисторов, Производители полупроводников приветствуют ее и поддерживают ее. В настоящее время все крупные производители цифровых интегральных схем могут предоставлять соответствующие модели IBIS одновременно с предоставлением чипов.

сами по себе нормы IBIS являются лишь файловым форматом. В нем разъясняется, как в стандартном файле IBIS регистрируются различные параметры драйвера и приемника, но не разъясняется, как используются эти параметры. модель IBIS должна использовать эти параметры. этот симулятор можно прочесть.

модель IBIS содержит описание поведения только драйвера и приемника, но не содержит сведений об интеллектуальной собственности, раскрывающих внутреннюю структуру схемы. Иными словами, продавцы могут использовать модель IBIS для демонстрации своих последних работ по проектированию дверей, не раскрывая конкурентам слишком много информации о продукции. Кроме того, поскольку IBIS представляет собой простую модель, для моделирования уровня PCB используется таблица проверки, и поэтому расчет является небольшим и позволяет экономить в 10 - 15 раз по сравнению с соответствующим моделированием на уровне полной списочной триод.

IBIS предлагает два полных I/V curves that represent the high-level and low-level states of the driver, кривая преобразования состояния при определенной скорости преобразования. The function of the I/кривая V предоставляет IBIS возможность моделирования нелинейных эффектов (например, защитных диодов), источник привода тотема, and emitter follower output. точность анализа модели IBIS зависит главным образом от количества точек данных в I/V and V/точность таблиц и данных.

преимущества модели IBIS по сравнению с моделью Spice можно резюмировать следующим образом:

Он может предложить точную модель I / O/O нелинейность, также с учетом паразитных параметров упаковки и структуры ESD;

обеспечивает быструю имитационную скорость, чем структурированный метод; пять

Это может быть использовано в системедоска- анализ и моделирование полноты сигналов уровня или многослойных сигналов. The signal integrity problems that can be analyzed by the IBIS model include: crosstalk, рефлекс, oscillation, превышать, попытка, mismatched impedance, анализ линии электропередач, топологический анализ. IBIS is especially capable of accurate and precise simulation of high-speed oscillation and crosstalk. Он может быть использован для определения поведения сигнала в худшем случае в условиях увеличения времени, а также для некоторых физических тестов, которые не могут быть разрешены; пять

модель может быть получена бесплатно у производителя полупроводников, и пользователь не должен платить за нее дополнительные расходы; пять

Compatible with a wide range of simulation platforms in the industry, почти все инструменты анализа целостности сигналов приняли модель IBIS. v

Конечно, IBIS несовершенна, и у нее есть следующие недостатки:

Many chip manufacturers lack support for the IBIS model. v

без модели IBIS инструменты IBIS не могут работать. Хотя файлы IBIS могут создаваться вручную или автоматически преобразовываться с помощью модели Spice, никакие средства преобразования не могут быть доступны, если производители не могут получить минимальный параметр времени подъема.

IBIS cannot ideally handle driver-type circuits with controlled rise time, especially those circuits that contain complex feedback;

IBIS не имеет возможности имитировать шумы наземных бомб. версия 2.1 модели IBIS содержит описание взаимодействия различных комбинаций клавиш, из которых можно извлечь весьма полезную информацию об отскоке на землю. Это не сработало из - за методов моделирования. при переходе от высокого уровня к низкому в обычное время напряжение отскока на землю изменит поведение выходного привода. пять

Three, Verilog-AMS model and VHDL-AMS model

модель Verilog AMS и VHDL - AMS появилась позже, чем модель Spice и модель IBIS, и является языком модели поведения. как язык моделирования поведения аппаратных средств, Verilog AMS и VHDL - AMS являются гипернаборами соответственно Verilog и VHDL, а Verilog - A - подгруппами Verilog AMS.

In the analog/mixed signal (AMS) language, В отличие от SPICE и IBIS, in the AMS language, it is up to the user to write equations describing the behavior of the components. аналог модели IBIS, язык моделирования AMS - это отдельный макет, который может использоваться для моделирования различных типов. уравнение AMS также может быть написано на многих уровнях: на транзисторах, I/O unit level, I/O unit group, сорт. The only requirement is that the manufacturer can write an equation describing the port input/output relationship.

На самом деле, модель AMS также может быть использована для компонентов неэлектрических систем. в целом модель могла бы быть более простой для ускорения процесса моделирования. более детальные модели обычно требуют больше времени для моделирования. В некоторых случаях относительно простые модели поведения более точны, чем модели Spice.

Since Verilog-AMS and VHDL-AMS are both new standards, they have only been adopted in the past five years. So far only a few semiconductor manufacturers can provide AMS models. Поддержка имитаторов AMS лучше, чем SPICE и IBIS. Less. However, the feasibility and calculation accuracy of the AMS model in the панель PCB-level signal integrity analysis are no inferior to the SPICE and IBIS models.

3.21999

4.2000 год

Verilog - AMS1998

4 model verification

независимо от выбранной модели и инструмента моделирования, используемый вами метод должен быть эффективным. По крайней мере, необходимо обеспечить точность и полноту модели. например, модель IBIS приемника должна содержать значения Vinl и Vinh, а модель IBIS привода должна содержать значения VMEA. таблицы данных модели IBIS можно проверить с помощью графических средств отображения, таких, как VisualIBISEditor Mentor или ModelIntegrity Cadence.

В то же время модель должна быть проверена с помощью имитатора. для проверки модели можно использовать простые точки, связывающие точки, например, для определения того, существует ли проблема сходимости. Следует отметить, что для целей наблюдения межсоединение должно включать как минимум один отрезок линии передачи. фиксирующие свойства отражателей, ультрафиксаторных диодов.

наконец, the model has to be checked again through actual hardware testing. Of course, практические условия работы установки не полностью соответствуют параметрам моделирования, and the measured data obtained cannot be completely consistent with the simulation results, Но отражательные свойства оборудования должны быть одинаковыми, such as the slope of the edge and the overshoot under the same load condition. The amplitude, the shape of the signal curve, etc. Должно быть подобие.

Выбор типа

Потому что не существует единой модели для всех панель PCB-level signal integrity analysis, in the design of high-speed digital панель PCB, it is necessary to mix the above-mentioned models to establish the transmission model of key signals and sensitive signals to the greatest extent.

для дискретных пассивных элементов вы можете найти модель SPICE, предложенную изготовителем, либо создать и использовать упрощенную модель SPICE непосредственно с помощью экспериментальных измерений, либо использовать специальные средства моделирования (например, 3D и 2D для извлечения магнитного поля).

ключевая цифровая интегральная схема, you must seek models provided by manufacturers, such as IBIS models or Spice. сейчас, Большинство дизайнеров и производителей интегральных схем могут предоставить необходимые модели IBIS, а также чипы с помощью веб - сайта или других средств. обычно не предоставляются модели IBIS. If necessary, they can be obtained from manufacturers.

В случае неликвидных интегральных схем, если модель IBIS производителя недоступна, можно также выбрать аналогичную или стандартную модель IBIS в соответствии с функцией фишки - пятки. Конечно, можно было бы создать упрощенную модель IBIS на основе экспериментальных измерений.

For the transmission line on the PCBдоска, упрощенная модель линии передачи SPICE может использоваться для предварительного анализа целостности сигнала и пространственного решения, and the complete transmission line SPICE model needs to be used in the analysis after the wiring according to the actual layout design. If more precise analysis is required, Поэтому необходимо точное моделирование линии передачи, можно извлечь инструменты с помощью двухмерной или трехмерной модели.