基于测量数据的高速I%2fO缓冲器瞬态行为建模.pdfVIP

基于测量数据的高速I／0 缓冲器瞬态行为建模 蔡兴建毛军发陈建华 (上海交通大学电子工程系上海200030) f擅要J本文阐述了从IBIS建模数据构造高速数字I，0缓冲器的瞬态行为模型的推导过程和建 模条件，同时给出了所得到的I／O缓冲罂的瓣态行为模型。与相应的晶体管级模型(SPICE模型) 相比，该模型在获得了更高精度的同时，提高了高速电路的仿真速度。 关t嗣IBIS模型：高速I／O缓冲器；瞬态行为模型；电路仿真 一、引言 随着集成电路规模与信号处理速度的不断提高，正确的电路设计需要可以支持信号完整性 分析的电路模拟或仿真inl。这样的模拟导致对集成电路驱动嚣和接收器的新的描述性模型的需 Inf,mnation Buffef 求f21，因而产生了IBIS(I／O 入，输出模拟特性的电行为规范的公开国际标准【4】。IBIS行为建模数据可以通过裸芯片直接测 量得到．也可以由模拟获得．因此行为模型不仅较SPICE模型简单，而且可能具有更高精度。 同时该模型具有分段线性特性，因此采用器件行为模型的模拟一般比采用晶体管模型的模拟效 率更高．更为重要的是，一个行为级的器件模型不泄露任何有关设计技术和底层布线过程的敏 感信息．保护了研发者及经锖商的知识产权。 冲器建模的主要可获得模型源，因此研究一种方法使IBIS信息用于SPICE是非常有意义的。 本文给出一种方法采用必威体育精装版版本mIS测量数据构建一个可咀直接用于SPICE的高速数字I／O缓 冲器瞬态行为模型。在讨论了文献【3】任意假设有效性的基础上，给出了基于两对开关Vr(电压 对时问)表的更加精确的模型，同时获得了基于一对开关VT表精确建模所需要的充分条件。本 文最后给出了一个基于高速数字I／O缓冲器瞬态行为模型进行电路仿真的实例。 二、高遗数字I／O奠冲暑瞬态行为建模 图l给出的IBIS行为模型提供了缓冲器的功率和接地钳位二极管的I，v特性曲线、输入输 包括了上拉和下拉器件的直流稳态w特性，如图2中实线所示，其横坐标为上拉和下拉器件 的跨电压。一般情况下，上拉特性在输出高电平状态下作出，此时上拉管导通，下拉管截止， 下拉特性财在输出低电平状态下作出，此时下拉管导通，上拉管截止。考虑到信号加入时缓冲 器在两种状态间来回变化，故画出虚曲线族表示高低电平之间的过渡状态的VfI曲线。 、 为了使IBIS能描述信号作用下的状态转换，特别是高低电平之闻的瞬态特性，芯片经销商 也程度不同地给出了在一定条件下瞬卷特性f若条件允许也可自行测试)，其测试条件如图3所 ·22s· 示：钳位二扳管及封装元件与缓冲器主体隔离，只保留上拉下拉管及器件本身的寄生结电容CcJ 给定一定的输出负载五n(一般为一个电阻)及直流电压源Vm。在此条件下变动缓冲器的输入电 平，即可在输出点A测得上升和下降瞬态特性，如图4所示。 冒1一个1／o缓冲墨的IBIS描述 图2 I／O缓冲器的整个瞬态V／I特性 图3I／O缓冲器的瞬态Ⅵ特性测试 图4I／O缓冲器的上升和下降瞬态特性 _ Vcc Vcc ’Vc。 》 》I《 _L j l 6 ●●，， 一c} 圈5I／O缓冲器瞬态千亍为模型 田6含I／O缓冲嚣的互连线电路 上述上下拉特性及上升下降瞬态特性均可用数据表格形式给出，根据不同IBIS版本，IBIS 模型的测量数据有较大差异，除直流特性外有的只给出上升瞬态特性，甚至只给出上升斜率， 有的则同