IBIS模型及其应用讲解Word格式文档下载.docx
- 文档编号:19046727
- 上传时间:2023-01-03
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:160.03KB
IBIS模型及其应用讲解Word格式文档下载.docx
《IBIS模型及其应用讲解Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《IBIS模型及其应用讲解Word格式文档下载.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1999年9月通过的IBIS版为美国工业标准ANSI/EIA-656-A。
目前大量在使用中的模型为IBIS、IBIS版本。
二、IBIS模型
IBIS模型是一种基于全电路仿真或者测试获得V/I曲线而建立的快速、准确的行为化的电路仿真模型。
它的仿真速度是SPICE模型仿真速度的25倍以上。
人们可以根据标准化的模型格式建立这种模拟IC电气特性的模型,并可以通过模型验证程序型验模型格式的正确性。
IBIS模型能被几乎所有的模拟仿真器和EDA工具接受。
由于来自测量或仿真数据,IBIS模型较容易获得,IBIS模型不涉及芯片的电路设计和制造工艺,芯片供应商也愿意为用户提供器件的IBIS模型。
所以IBIS模型被广泛应用于系统的信号完整性分析。
IBIS模型是以I/O缓冲器结构为基础的。
I/O缓冲器行为模块包括:
封装RLC参数,电平箝位、缓冲器特征(门槛电压、上升沿、下降沿、高电平和低电平状态)。
图1为IBIS模型结构。
图1:
IBIS模型结构
说明虚线的左边为输入的模型结构,右边为输出的模型结构
电路的输入输出行为可定义为一个简单的功能集,以便生成IBIS模型。
缓冲器的主要构成部件是封装的寄生RLC参数、电源和地箝位、门槛电压以及使能逻辑、上升沿、下降沿、高电平和低电平状态、摆率(dv/dt)。
输入的模型结构可以细化用图2表示。
图2:
输入的模型电路图
其中:
C_pkg,R_pkg,L_pkg为封装参数
C_comp为硅片上脚的压焊盘电容
Power_Clamp为低端ESD结构的V/I曲线
GND_Clamp为低端ESD结构的V/I曲线
类似输入的模型,输出的模型结构可以细化用图3表示。
图3:
输出的模型电路图
Pullup,Pulldown为高电平和低电平状态的V/I曲线。
Ramp为上升沿和下降沿的摆率(dv/dt)。
指的是输出电压从20%--80%的电
压输出幅度所用的时间。
为了更加准确地描述上升沿和下降沿的过程,有上升
沿和下降沿的V/T曲线。
三、IBIS模型的建模过程
IBIS模型的建模方式有两种:
一是通过SPICE仿真结果转换;
另一种是通过对器件进行测量而获得建模所需的参数进行建模。
见图4。
图4:
IBIS模型的建模过程
四、IBIS模型参数及模型示例
IBIS模型中包含了一些基本的参数,同时也给用户选择参数的机会。
C_pkg,R_pkg,L_pkg:
封装的RLC参数
C_pin,R_pin,L_pin:
引脚的RLC参数
C_comp:
硅片上引脚的压焊盘电容
[PullUp]:
输出高电平状态的V/I曲线。
示例见图5。
[PullDown]:
输出低电平状态的V/I曲线。
示例见图6。
[Power_Clamp]:
高端ESD的V/I曲线。
示例见图7。
[GND_Clamp]:
低端ESD的V/I曲线。
示例见图8。
[RisingWaveform]:
输出上升沿的V/T曲线。
示例见图9。
[FallingWaveform]:
输出下降沿的V/T曲线。
示例见图10。
dV/dT_r,dV/dT_f:
输出上升沿和下降沿的摆率。
即:
从20%~80%,或
从80%~20%电压输出幅度所需的时间。
在测定V/I曲线时,电压的扫描范围,见表1:
表1:
电压的扫描范围
关键词
下限
上限
[PullDown]
-VCC
+2VCC
[PullUp]
+VCC
[Power_Clamp]
[GND_Clamp]
+VCC
[PullUp],[Power_Clamp]曲线中,电压是以VCC作为电压参考点。
所以在IBIS模型中相应的电压值要作以下调整:
Vtable=VCC-Vmeasured
图5:
PullUpV/I曲线示例
图6:
PullDownV/I曲线示例
图7:
Power_ClampV/I曲线示例
图8:
GND_ClampV/I曲线示例
图9:
RisingWaveform]V/T曲线示例
图10:
FallingWaveform]V/T曲线示例
IBIS模型示例:
器件的IBIS模型至少包含文件头、器件描述、模型描述三个部分,复杂的模型还可以包含子模型、封装模型。
第一:
文件头部分。
所用的关键词及示例如下:
[IBISVer]
[Commentchar]|_char
[Filename]
[FileRev]
[Date]August31'
98
[Source]SPICE-to-IBIStranslation(Benchcorrelatedmodel)
|Temperature:
25Ctyp,-40Cmax,85Cmin.
[Notes]GeneratedbyPeterR.LaFlamme(BackplaneandModeling
ApplicationsEngineer)
[Disclaimer]
(C)CopyrightFairchildSemiconductorCorporation1998
Allrightsreserved
第二:
器件描述部分。
所用的关键词及参数示例如下:
|******************************************************************************
|COMPONENT:
LCX16244MTD
[Component]74LCX16244MTD
[Manufacturer]FairchildSemiconductorCorp
|
[Package]
|variabletypminmax
R_pkg
L_pkg
C_pkg.15p.1p.2p
[Pin]signal_namemodel_nameR_pinL_pinC_pin
1OE1cntrlNA
2O0data_oNA
第三:
模型描述部分。
|*******************************************************************
|Modeldata_o
[Model]data_o
Model_type3-state
PolarityNon-Inverting
EnableActive-Low
Vmeas=+00
Cref=
Rref=+02
Vref=
C_compNANA
[TemperatureRange]
[VoltageRange]
[Pulldown]
|voltageI(typ)I(min)I(max)
……
[Pullup]
[GND_clamp]
+01+01+01
[POWER_clamp]
[Ramp]
dV/dt_r
dV/dt_f
R_load=
[RisingWaveform]
R_fixture=
V_fixture=
|timeV(typ)V(min)V(max)
[FallingWaveform]
+00+00+00
|End[Model]data_o
|End[Component]LCX16244
[End]
五、在使用IBIS模型中常遇到的问题和解决方法
IBIS模型的来源有以下四种:
1、器件供应商提供;
2、从专业的IBIS模型公司购买所需的器件模型;
3、自己从网上下载;
4、自己根据测试数据或根据资料的数据建模。
在使用模型中常遇到两个方面的问题。
一是模型中含有语法错误,ibischk3程序运行出错,使得模型无法使用。
最常见的错误是模型中[Filename]指定的文件名与实际的.ibs文件名不一致。
其次是注释符“|”
的乱用。
当模型出现语法错误时,可以借助于IBIS检查程序,定位错误并将其改正。
另一方面是模型中的数据问题,由于V/I和V/T曲线的非单调性或者数据的错误,造成仿真器不收敛,不同的仿真器对非单调性的允许程度不同。
在分析过程中若出现仿真器不收敛,应该检查模型的V/I和V/T曲线的非单调性,在无法获得更好的模型的情况下,可以采用屏蔽数据错误或非单调的曲线部分的方法,以得到参考的仿真结果。
例如,我们曾对MPC860的时钟网络进行信号完整性分析时就遇到不收敛问题。
网络的电路示意如下:
图11:
MPC860的时钟网络示意图
MPC860的时钟通过一个串阻驱动两片SDRAMKM416S4030和一片FPGAFLEX10K30E。
完成PCB布线后,该网络的拓扑如图12。
在做分析时仿真器报告如图13的不收敛错误。
分析MPC860时钟860CLK的模型,发现该模型的上升沿和下降沿的V/T曲线存在严重的非单调性和数据错误。
上升沿和下降沿的V/T曲线分别见图14、图15。
图12:
MPC860的时钟网络拓扑
图13:
不收敛错误
报告
图14:
原860CLK的上升沿V/T曲线
图15:
原860CLK下降沿V/T曲线
从图14、图15显而易见原860CLK的上升沿和下降沿V/T曲线存在问题。
由于无法获得更准确的模型。
我们采取将上升沿和下降沿V/T曲线屏蔽掉的措施。
得到50MHZ时钟的仿真结果如图16。
图16:
仿真结果
使用TEKTDS3032300MS示波器在实际在PCB板上测得的波形读入仿真的SigWave中的效果见图17。
将仿真波形与实测的波形叠加比较效果见图18。
由图可见,定性的来说,仿真波形与实测波形比较接近,仿真结果具有参考价值。
两种结果存在一些偏差,造成偏差的原因可能来自三个方面:
一是,模型本身的准确度不够,模型的上升沿和下降沿V/T曲线被屏蔽掉,影响仿真结果。
二是,示波器的带宽不够,存在测量误差。
三是,示波器的探头阻抗失配,造成测量误差。
图17:
实测的波形读入仿真的SigWave中的效果
图18:
将仿真波形与实测的波形叠加比较效果
六、与IBIS模型有关的网址
IBISdirectoryofpublications:
IBISHomePage:
IBIS–Tools:
IBISProject:
Cookbook:
Software:
参考文献:
EIA-656-AI/OBufferInformationSpecification(IBIS)Version
EaseSystemSimulationWithIBISDeviceModelsSyed
HowtoUsetheIBISModelRoyLeventhal
IBISModelSyntaxRoyLeventhal
SignalIntegrity-BoardDesign&
SimulationTechniquesRoyLeventhal
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- IBIS 模型 及其 应用 讲解
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)