目前，己經(jīng)有很多EDA工具可對(duì)電路中信號(hào)完整性問題進(jìn)行深入細(xì)致的分析，這些工具主要包括布線前和布線后的信號(hào)完整性(51)分析和系統(tǒng)級(jí)ST工具等。使用布線前SI分析工具可以根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)信號(hào)完整性與時(shí)序的要求，在布線前幫助設(shè)計(jì)者選擇元器件、調(diào)整元器件布局、規(guī)劃系統(tǒng)時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，并且確定關(guān)鍵線網(wǎng)的端接策略。系統(tǒng)級(jí)信號(hào)完整性分析工具不僅可以對(duì)一塊PCB板的信號(hào)流進(jìn)行分析，而且可以對(duì)同一系統(tǒng)內(nèi)其他組成部分(如背板、連接器、電纜及其接口)進(jìn)行分析，這些仿真和分析工具可通過設(shè)計(jì)建議來幫助設(shè)計(jì)者消除潛在的信號(hào)完整性問題。
傳輸線的建模是信號(hào)完整性分析的關(guān)鍵，在布局布線之前進(jìn)行傳輸線仿真，系統(tǒng)和板級(jí)設(shè)計(jì)工程師可以檢查如時(shí)序配合、信號(hào)質(zhì)量、EMC及信號(hào)串?dāng)_等高速電路方面的問題。通過模型庫來仿真輸入和輸出之間的延時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序的評(píng)估。設(shè)計(jì)者可以通過仿真工具指定電路板的疊層結(jié)構(gòu)、PCB線的寬度、PCB線的長度，以及所有其他可能影響信號(hào)質(zhì)量的因素。
信號(hào)完整性分析工具一般都包括了IBIS(Input/Output Buffer Information Specification，輸入/輸出緩沖器信息規(guī)范)模型接口、二維傳輸線與串?dāng)_仿真、電路仿真及SI分析結(jié)果的圖形顯示等功能。這類工具可以在設(shè)計(jì)包含的多種領(lǐng)域(如電氣、FMC、熱性能及機(jī)械性能等)綜合考慮這些因素對(duì)S1的影響及各因素之間的相互影響，從而進(jìn)行真正的系統(tǒng)級(jí)分析與驗(yàn)證。
Xilinx的任何一種器件都有相應(yīng)的IBIS模型，在ISE集成化設(shè)計(jì)工具中，當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)布局布線完成后可以輸出這個(gè)器件相關(guān)的IBIS模型，其中包括已使用的每個(gè)輸入／輸出引腳和電源的分布參數(shù)，供EDA信號(hào)完整性工具進(jìn)行信號(hào)完整性分析。
使用IBIS模型
如何在PCB板制板之前分析驗(yàn)證板級(jí)信號(hào)完整性問題是設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵，為此需要用于S1分析的包含各種參數(shù)的準(zhǔn)確模型。大多數(shù)ST分析工具都可將PCB板作為板材料和布線幾何形狀的函數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，但是得到一個(gè)能夠反映板上元件、連接器及電纜等器件的好模型卻相對(duì)較難。IBIS模型可以幫助設(shè)計(jì)者在存在SI約束的設(shè)計(jì)中獲取準(zhǔn)確的信，以進(jìn)行分析和計(jì)算。
IBIS模型是一種基于V-I曲線為I/O BUFFER快速準(zhǔn)確建模的方法，從反映芯片驅(qū)動(dòng)和接收電氣特性的文件格式來記錄如驅(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。通常IBIS模型是由器件的制造商提供的，其本身只是一種文件格式，說明在這一標(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參數(shù)如何使用，這些參數(shù)需要由使用IBIS模型的仿真工具來讀取。IBIS提供兩條完整的V-I曲線，分別代表驅(qū)動(dòng)器為高電平和低電平狀態(tài)，以及在確定的轉(zhuǎn)換速度下狀態(tài)轉(zhuǎn)換的曲線。IBIS模型的優(yōu)點(diǎn)可以概括如下。
(1)在I/O非線性方面能夠提供準(zhǔn)確的模型，同時(shí)考慮了封裝的寄生參數(shù)與ESD結(jié)構(gòu)。
(2)可用于系統(tǒng)板級(jí)或多板信號(hào)完整性分析仿真，可用IBIS模型分析的信號(hào)完整性問題，包括串?dāng)_、反射、振鈴、上沖、下沖、不匹配阻抗、傳輸線分析，以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。IBIS尤其能夠?qū)Ω咚僬疋徍痛當(dāng)_進(jìn)行準(zhǔn)確精細(xì)的仿真，它可用于檢測最壞情況的上升時(shí)間條件下的信號(hào)行為及一些物理測試無法解決的情況。
(3)兼容工業(yè)界廣泛的仿真平臺(tái)。
該模型可以免費(fèi)從半導(dǎo)體廠商處獲取，用戶無須為其付額外開銷。由于文件格式是簡單的文本文件格式，因此也可以通過器件手冊(cè)來修改和編輯該文件。
當(dāng)然，IBIS不是完美的，它也存在如下缺點(diǎn)。
(1)缺乏對(duì)地彈噪聲的建模能力。
(2)當(dāng)系統(tǒng)或板級(jí)工作頻率接近或大于800 MHz時(shí)，IBIS模型將不能提供精確的數(shù)據(jù)。
來源:ks990次
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