《高速电路信号完整性分析与设计》第10章 信号完整性仿真分析模型.ppt

第十章信号完整性仿真分析模型 Spice仿真模型原理与建模方法 IBIS仿真模型原理与建模方法 Spice仿真模型原理与建模方法 Spice(Simulation Program with Integrated Circuti Emphasis)是一种通用电路分析程序，能够分析和模拟一般条件下的各种电路特性。 20世纪60年代中期，IBM公司开发了ECAP程序。以此为起点，美国加州伯克利大学分校于60年代末开发了CANCER电路分析程序，并在此基础上，于1972年推出了Spice程序。1975年后，伯克利大学又相继推出了升级版。 Spice源程序是开放的，能够迅速地进行扩展和改进，使得它的电路分析功能不断扩充，算法不断完善，元器件和模型不断增加和更新，分析精度和运行时间也得到有效的改善，因而成为工业和科研上电路模拟的标准工具。 PSpice是Spice家族的一员，其主要算法与Spice相同。它是美国Microsim公司于1984年推出的。随着版本的升级，PSpice的功能不断完善，具有高超的电路仿真能力。 Spice仿真模型原理与建模方法 Spice的功能和特点 Spice 程序能够代替面包板、示波器等整个电子实验室的功能，对复杂的电路与系统进行分析，是因为它拥有高精度的元器件模型和庞大的器件库，其中包括： (1)无源器件模型，如电阻、电容、电感、传输线 (2)半导体器件模型，如二极管、三极管、结型场效应管、MOS场效应管 (3)各种电源，包括线性和非线性的受控源 (4)A/D，D/A转换接口电路以及数字电路器件库。 Spice仿真模型原理与建模方法 Spice 程序可以进行多种电路分析，包括： (1) 非线性直流分析(.DC)，计算电路的直流工作点； (2) 线性小信号分析(.AC)，分析电路的频率响应； (3) 瞬态分析(.TRAN)，确定电路的时域响应； (4) 小信号电路直流传输特性分析(.TF)； (5) 直流灵敏度分析(.SENSS)； (6) 噪声分析(.NOISE)，计算特定输出和输入节点的等效输出、输入噪声； (7) 输出变量的傅里叶分析(.FOUR)(与瞬态分析同时完成)； (8) 温度分析(.TEMP)； (9) 数字电路分析，包括电路的逻辑运算和延迟时间的计算； (10) A/D, D/A转换电路的分析。 Spice仿真模型原理与建模方法 PSpice 程序与Spice程序和其他微机运行的Spice引伸版本相比，有以下特点： (1) 提高了器件模型精度，增加了模型和器件的种类。 (2) 具有激励信号波形编辑功能，可以将需要的激励信号波形编辑成以时间、频率等参数为变量的图形，以便进行电路分析。 (3) 可输出曲线后外理程序(.Probe)。 (4) 可进行数字模拟和数模混合模拟。 (5) 具有元件库扩展功能。 (6) 模块化和层次化设计。 (7) 良好的人机界面和控制方式。 Spice仿真模型原理与建模方法 Spice 模型的建模方法和不足 表10.1 两种建模方法的比较 物 理 法 黑 箱 法 1.不了解器件内部物理结构、性能便无法实行模型化 1.不了解器件内部物理结构、性能时，可依端口特性实行模型化 2.各个参数与物理结构性能有密切关系 2.各个参数与端口参数有密切关系 3.参数值的计算方法和测量较为烦琐 3.参数值几乎可直接机械测得，精度受限 4.分析结果精度可能很高 4.分析结果可靠 IBIS仿真模型原理与建模方法 IBIS模型概述 IBIS规范最初由一个被称为IBIS开放论坛的工业组织编写，这个组织是由一些EDA厂商、计算机制造商、半导体厂商和大学组成的IBIS规范(Input/Output Buffer Information Specification，输入输出缓冲信息规范)。它是为适应板级仿真和系统级仿真的需求，最早由Intel提出的一种行为级的模型标准。 IBIS模型具有的优点： IBIS模型是行为级的模型，能够在板级仿真中提供可以忍受的速度。 IBIS模型是基于电流 电压和电压 时间的查找表的，该数据表格由Spice模 型仿真得到或从芯片外部进行测试得到。 有专门的组织从事IBIS模型格式的标准化方面的工作，这样IBIS模型很容易得到半导体供应商、仿真器供应商、用户等各个方面的共同认可。 IBIS仿真模型原理与建模方法 IBIS模型的结构 图10.1 IBIS的模型框图 IBIS模型语法 IBIS语法规则的定义必须符合如下要求 (1)