IBIS仿真模型的修正研究(图文)

关键词	特性曲线	备注
Pullup	输出状态为高时的Pullup曲线	Buffer的上拉晶体管导通，电压范围为－V到2*V的数据。其中V＝V－V
Pulldown	输出状态为低时的Pulldown曲线	Buffer的上拉晶体管导通，电压范围为－V到2*V的数据。其中V＝V－V
GND Clamp	输出为高阻的曲线	在输出电压的数值小于GND的电压值时的I/V曲线。
POWER Clamp	输出为高阻的曲线	在输出电压的数值大于V的电压值时I/V的曲线。

这样我们可以细化瞬态电流调制参数，对于每一组的负载情况，都有一组上拉下拉瞬态电流调制参数对应，我们用Ki，Itable-i，Vtable-i来表示相应的参数。则可以写方程如下：

其中等式右边Vtable-i是输出端加在负载电阻上的电压值，这个电压与负载电阻的比值即是流出输出端点的电流。此电流为上拉器件和下拉器件的瞬态电流之和，等于当前输出电压下的稳态电流Itable-i，与调制系数Ki的乘积。从而我们根据方程求出四个调制参数，根据不同的起始激励情况，触发相应的调制参数工作，即去乘上拉下拉稳态曲线，得到最终的仿真结果。

4.2算法改进与结果比较

注意到 IBIS 中C_comp 的生成方法，它是在当前负载下，流过负载的电流除以输出瞬态响应曲线的平均斜率。C_comp 主要影响两个方面，一方面是输出端的阻抗匹配，另外一个方面，它调制着输出波形的斜率。在 IBIS 中生成瞬态响应曲线时，输出缓冲器连接上负载，做瞬态响应，并测量负载处的电压随时间变化的值，显然，C_comp 的作用此时被包括在了输出缓冲器内部，即在图3中的measure point。免费论文参考网。从而Rising waveform 和 Falling waveform 是包含了流过C_comp 电流的结果。在仿真实现时，C_comp 被作为负载又一次的被加入了电路，即在图2中的simulation point，这就两次引入了C_comp 的影响。C_comp 作为输出负载的作用必须被保留，但是必须去除被重复计算的C_comp 带来的影响，对于上图，我们需要去除measure point 处的C_comp，而保留在simulation point 处的C_comp 带来的影响[3]。因此可以将公式修改如下：

----------------------------(4-1)

注意到，在计算流过电容的电流时，需要用对电压微分，对于离散的点而言，可以用相邻时间点上的差分来代替电压的微分，即在t 时刻的电压微分可以表示为：

--------------------------(4-2)

图3 原方法仿真结果比较
 

图4 消除电容重复计算后仿真结果比较

表4-2 传统算法与改进算法的仿真结果比较

分别对改进前和改进后的IBIS模型进行仿真，驱动器的负载是50 欧姆。如上表和仿真图所示，与SPICE 仿真相比较，改进前的误差分别为0.359ns，0.295ns，0.272ns，改进后的误差为0.028ns，0.061ns，0.070ns。改进后的方法极大的降低了重复计算伴随电容带来的误差。

5 结论

随着信号上升时间越来越快,在高速PCB设计过程中必须进行信号完整性仿真分析。利用IBIS模型进行信号完整性分析方便易行。然而，不管选择何种模型和仿真工具，所使用的方法首先必须是有效的。至少，模型的准确性、完整性必需得到保证。文章在遵守现有IBIS标准的前提下，从去除重复电容计算的角度，提出了一种对IBIS模型进行修正的方法，能够较好的消除部分因为计算不严谨产生的误差。

参考文献:
[1]　 石章如， IBIS模型的仿真研究与应用分析[J]，武汉理工大学学报·信息与管理工程版，2005（5）；9-112.
[2]　 蒋建军,项湜伍，IBIS模型在微机系统时钟设计中的应用[J]，中北大学学报(自然科学版)，2006（4）306-309.
[3]　王骝，用于信号完整性的IBIS建模与仿真方法研究[D]，上海交通大学，20071201.
 

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