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IBIS模型介绍  

2007-05-06 23:58:15|  分类: 无线通信 |  标签: |举报 |字号 订阅

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如何在PCB板做板之前分析验证板级信号完整性(SI)问题,是设计成功的关键。这就需要用于SI分析的包含各种参数的准确模型。大多数SI分析工具都可将PCB板作为板材料和布线几何形状的函数进行分析计算,但是得到一个能够反映板上元件、连接器、电缆等器件的好的模型却相对较难,IBIS模型可以帮助设计者在存在SI约束的设计中获取准确的信息以进行分析和计算。

IBISInput/Output Buffer Information Specification)模型是一种基于V/I曲线的对I/O BUFFER快速准 确建模的方法,是反映芯片驱动和接收电气特性的一种国际标准,它提供一种标准的文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数,非常适合做振铃和串扰等高频效应的计算与仿真。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的版本发布情况为:19934月第一次推出Version1.0版,同年6月经修改后发布了Version1.1版,19946月在San Diego通过了Version2.0版,同年12月升级为Version2.1版,199512 月其Version2.1版成为ANSI/EIA-656标准,19976月发布了Version3.0版,同年9月被接纳为IEC 62012-1 标准,1998年升级为Version3.1版,19991月推出了当前最新的版本Version3.2版。

现在已有多家半导体器件生产厂家及CAE/EDA公司支持此IBIS规范,提供不同器件的IBIS模型及软件仿真工具,如Mentor Graphics公司既提供使用IBIS模型的仿真工具Interconnect Synthesis,同时提供Zeelan IBIS的仿真模型库,另外还可根据用户的特殊需求定制相应器件的IBIS模型。

IBIS本身只是一种文件格式,它说明在一标准的IBIS文件中如何记录一个芯片的驱动器和接收器的不同参数,但并不说明这些被记录的参数如何使用,这些参数需要由使用IBIS模型的仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际的仿真,需要先完成以下四件工作:

1)获取有关芯片驱动器和接收器的原始信息源;

2)获取一种将原始数据转换为IBIS格式的方法;

3)提供用于仿真的可被计算机识别的布局布线信息;

4)提供一种能够读取IBIS和布局布线格式并能够进行分析计算的软件工具。

IBIS是一种简单直观的文件格式,很适合用于类似于Spice(但不是Spice,因为IBIS文件格式不能直接被Spice工具读取)的电路仿真工具。它提供驱动器和接收器的行为描述,但不泄漏电路内部构造的知识产权细节。换句话说,销售商可以用IBIS模型来说明它们最新的门级设计工作,而不会给其竞争对手透露过多的产品信息。并且,因为IBIS是一个简单的模型,当做简单的带负载仿真时,比相应的全Spice三极管级模型仿真要节省1015倍的计算量。

IBIS提供两条完整的VI曲线分别代表驱动器为高电平和低电平状态,以及在确定的转换速度下状态转换的曲线。VI曲线的作用在于为IBIS提供保护二极管、TTL图腾柱驱动源和射极跟随输出等非线性效应的建模能力。

由上可知,IBIS模型的优点可以概括为:

l I/O非线性方面能够提供准确的模型,同时考虑了封装的寄生参数与ESD结构;

l 提供比结构化的方法更快的仿真速度;

l 可用于系统板级或多板信号完整性分析仿真。可用IBIS模型分析的信号完整性问题包括:串扰、反 射、振铃、上冲、下冲、不匹配阻抗、传输线分析、拓扑结构分析。IBIS尤其能够对高速振铃和串扰进行准确精细的仿真,它可用于检测最坏情况的上升时间条件下的信号行为及一些用物理测试无法解决的情况;

l 模型可以免费从半导体厂商处获取,用户无需对模型付额外开销;

l 兼容工业界广泛的仿真平台。

当然,IBIS不是完美的,它也存在以下缺点:

l 许多芯片厂商缺乏对IBIS模型的支持。而缺乏IBIS模型,IBIS工具就无法工作。虽然IBIS文件可以 手工创建或通过Spice模型自动转换,但是如果无法从厂家得到最小上升时间参数,任何转换工具都无能为力;

l IBIS不能理想地处理上升时间受控的驱动器类型的电路,特别是那些包含复杂反馈的电路;

l IBIS缺乏对地弹噪声的建模能力。IBIS模型2.1版包含了描述不同管脚组合的互感,从这里可以提取 一些非常有用的地弹信息。它不工作的原因在于建模方式,当输出由高电平向低电平跳变时,大的地弹电压可以改变输出驱动器的行为。

伴随着大量的信号完整性问题的出现,IBIS已成为一种应用越来越广泛的器件仿真模型。许多公司、组织和大学开发了多种IBIS实用工具,主要的IBIS实用工具有:

l IBISCHK,是IBIS模型的语法分析器,用来检查IBIS模型的语法错误;

l S2iplt,此工具可以以图形方式显示IBIS模型的V/I曲线,它是属于UNIX版本的;

l S2IBIS,此工具可以将现有的HSPICEPSPICESPICE3模型转换为IBIS模型;

l Visual IBIS Editor,是Hyperlynx公司开发的基于Windows平台的IBIS模型编辑、语法检查及V/I 曲线显示工具。

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