主要是检查V/I数据表,即[Pullup]、[Pulldown]、[POWER Clamp]和[GND Clamp]数据表,Ramp数据表,以及V/t数据表中数据的合理性。
[Pullup]和[POWER Clamp]中的电压值Vtable是相对于电源的,即Vtable=VDD-VOutput;而[Pulldown]和[GND Clamp]中的电压值Vtable是相对于地的,即Vtable=VOutput。表中电流Itable的方向,规定流入器件的方向为正,流出为负。
通常,V/I数据要求单调,具体办法有三中:一是在模型文件中直接检查数据;二是借助CADENCE的SPECCTRAQuest通过观察V/I曲线来实现;三是利用SPECCTRAQuest转化.ibs文件为.dml文件时,阅读转化信息的message文件,该文件的”warning”会指出非单调点。在初步的模型检查中,大多采用第一种方法,若发现有异常的数据,则一般根据物理规律加以修改,或去掉。V/I数据的非单调点一般不会影响.dml文件的成功转化和仿真,但是在仿真时模型不收敛或稳态电压值不正常时,才需要认真地检查和推敲非单调点。
V/t数据表可以使仿真时上升和下降波形更加准确,其出现应该成对[5],即[Rising Waveform]和[Falling Waveform]在文件中成对出现。一般应特别注意它的时间起点是否从0开始,否则进行.dml转化时会出错。V/t数据也会影响稳态电压值的。
V/t数据表在文件中可以删掉,不过作为描述上升沿和下降沿特性的Ramp数据表是必须有的。V/t数据表更准确些。 4.5.4 模型格式的转化
CADENCE仿真用的IBIS模型是CADENCE专用的.dml文件格式,因此需要将标准
的.ibs文件转化为.dml文件,具体办法可以采用如下步骤:进入SPECCTRAQuest环境→点击按钮LIB,进入signal analysis library browser窗口→点击按钮Ttranslate→点击按钮ibis2signoise,进入文件选择窗口→选择要转化的.ibs文件→选择保存.dml文件的目录和文件名→点击按钮ok。转化结束后,SPECCTRAQues还会提供一个message文件,说明该IBIS模型中的一些问题。Error是一定需要修改的,而warning中的大部分是可忽略的,但有些是需要修改的。在仿真过程中发现模型有问题时,可仔细分析warning,从中可得到很多帮助。
4.5.5模型收敛性的验证和稳态电压值的检查
模型收敛性的验证需要利用该模型进行仿真,具体的仿真步骤可以参考CADENCE的
help文件。
在仿真时,经常会出现不收敛的情况,原因有很多,这时应该首先根据提示,打开工程
下的tlsim文件,查看是在DC阶段还是transient阶段出的错,如在DC阶段,可检查V/I数据表中各组数据以及V/t数据有无异常,该有的直流偏置有没有加;如在transient阶段,还可尝试通过修改仿真的分辨率、匹配电阻的大小、传输线的长度等来解决。
稳态电压值的检查也需要进行仿真。一般在typical时,稳态电压值应为接近VDDtyp,fast
时接近VDdmax,slow时接近VDdmin。 稳态电压值偏离正常值一般是V/I数据表中各组数据以及V/t数据的异常造成的。这时需要针对message文件提供的warning信息,逐个检查,
修改和去掉异常数据。有时删掉部分或全部V/t数据可以立竿见影地解决上述问题,不过代价是仿真波形的精确性受影响。正常的V-T曲线举列:我们看到上升和下降曲线,在一段时间后,电压会收敛在一个值附近。
下面是一个不收敛的模型举例:
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SDRAM KM416S4030和一片FPGA FLEX10K30E。 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TEK TDS3032 300M 2.5GS/S 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