IBIS模型详解中文版

目录

§1 绪论 (1)

1.1 IBIS模型的介绍 (1)

1.2 IBIS的创建 (3)

§2 IBIS模型的创建 (3)

2.1 准备工作 (3)

2.1.1 基本的概念 (3)

2.1.2 数据列表的信息 (4)

2.2 数据的提取 (4)

2.2.1 利用Spice模型 (4)

2.2.2 确定I/V数据 (4)

2.2.3 边缘速率或者是V/T波形的数据的测量 (7)

2.2.4 试验测量获取I/V和转换信息的数据 (7)

2.3 数据的写入 (8)

2.3.1 IBS文件的头I信息 (8)

2.3.2 器件和管脚的信息 (8)

2.3.3 关键词Model的使用 (9)

§3 用IBIS模型数据验证模型 (10)

3.1 常见的错误 (10)

3.2 IBIS模型的数据验证 (12)

3.2.1 Pullup、Pulldown特性 (12)

3.2.2 上升和下降的速度（Ramp rate） (12)

3.2.3 上下拉特性和Ramp rate的关系 (12)

3.3 用IBIS模型数据验证模型参数的实例 (12)

§1 绪论

1.1 IBIS模型的介绍

IBIS（Input/Output Buffer Informational Specifation）是用来描述IC器件的输入、输出和I/OBuffer行为特性的文件，并且用来模拟Buffer和板上电路系统的相互作用。在IBIS模型里核心的内容就是Buffer的模型，因为这些Buffer产生一些模拟的波形，从而仿真器利用这些波形，仿真传输线的影响和一些高速现象（如串扰，EMI等。）。具体而言IBIS描述了一个Buffer的输入和输出阻抗（通过I/V曲线的形式）、上升和下降时间以及对于不同情况下的上拉和下拉，那么工程人员可以利用这个模型对PCB板上的电路系统进行SI、串扰、EMC以及时序的分析。

IBIS模型中包含的是一些可读的ASCII格式的列表数据。IBIS有特定的语法和书写格式。IBIS模型中还包括一些电气说明如V、V、V以及管脚的寄生参数（如管脚的引线R、L、C）等。有一点需要注意的是IBIS模型并不提供IC器件：功能信息、逻辑信息、输入到输出的时间延迟等。也就是说，IBIS模型只是提供了器件的输入、输出以及I/O Buffer的行为特性，而不是在IC器件给定不同的输入，测量对应不同的输出波形；而是在描述器件有一个输入时，我们看不同情况下输出的特性（具体的说我们可以在输出端接一个电压源，这样我们在确保器件输出高电平或者是低电平时，调整电压源的数值，可以测出不同的电流，这样我们就可以在确保输出管脚输出某一个状态时得出一些I/V的数值，至于电压源具体的变化范围后面的内容会涉及到）。所以对于器件商家而言IBIS模型不会泄漏器件的内部逻辑电路的结构。

要实现上面提到的对系统的SI和时序的仿真，那么需要的基本的信息就是Buffer的I/V曲线和转换特性。IBIS模型中Buffer的数据信息可以通过测量器件得出也可以通过器件的SPICE 模型转换得到。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10～15倍的计算量。IBIS模型是基于器件的。也就是说一个IBIS模型是对于整个器件的管脚而言的，而不是几个特殊的输入、输出或者是I/O管脚的Buffer。因此，IBIS模型中除了一些器件Buffer的电气特性，还包括pin-buffer的映射关系（除了电源、地和没有连接的管脚外，每个管脚都有一个特定的Buffer），以及器件的封装参数。IBIS提供两条完整的V－I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。V－I曲线的作用在于为IBIS提供保护二极管、TTL推拉驱动源和射极跟随输出等非线性效应的建模能力。

一般而言，IC器件的输入、输出和I/O管脚的Buffer的行为特性是通过一定的形式描述的。下面分别对于输入、输出和I/O管脚Buffer的表述形式作一个介绍。

对于一个输出或者是I/O管脚的Buffer需要下列的相关数据：

●在输出为逻辑低时，输出管脚Buffer的I/V特性

●在输出为逻辑高时，输出管脚Buffer的I/V特性

●在输出的电平强制在V以上和GND以下时，输出管脚Buffer 的I/V特性

●Buffer由一个状态转换为另一个状态的转换时间

●Buffer的输出电容

对于一个输入管脚的Buffer需要以下的数据：

●输入Buffer的I/V曲线（包括电平高于V或者是低于GND）

●Buffer的输入电容

一般情况，IBIS模型包含以下一些信息，IBIS模型的结构如下图1.1所示。

1.关于文件本身和器件名字的信息。这些信息用以下的关键词描述：[IBIS Ver] IBIS的版本号,

[File Name] 文件的名称, [File Rev] 文件的版本号, [Component] 器件的名称和[Manufacturer].

器件的制造商。

2.关于器件的封装电气特性和管脚与Buffer模型的映射关系。可以使用关键词[Package] 和[Pin]

描述。

3.为了表述器件管脚的Buffer所需要的相关的数据信息。关键词[Model] 是用来表示每个Buffer

的数据，具体的内容有：Model_type(Buffer的类型)、Vinh、Vinl以及C_comp（IC芯

片的电容）。在前面的内容中提到了Buffer的特性描述，在IBIS模型中需要下面的一些关键词

描述：[Pull-up]、[Pull-down]、[GND clamp]、[Power clamp]和[Ramp]。当然对于不同的Buffer

可能不需要上面的全部的关键词来描述。如OC和漏极开路电路就不需要[Pull-up] 关键词的数

据信息。

图1.1 IBIS模型的结构图

下面就图1.1的内容作一个说明。在图的右半部分的内容有[…]的是IBIS模型中的关键词；没有方括号的条目则代表的是子参数的标题。同时对于红颜色的字符“Y”标明在IBIS模型中是必选项；而“N”则是标明该内容在IBIS模型中为任选项。

1.2 IBIS的创建

创建一个标准的IBIS模型需要5个步骤。具体的内容如下所示。

1创建模型前的准备工作。这包括：确定模型的复杂度、确定器件的工作电压以及环境温度，获取器件本身的相关信息（如封装形式，封装参数等）。

2通过直接测量或者是仿真的方法得出输出或者是I/O管脚的I/V曲线的数据。

3将数据写入IBIS模型的列表中。

4数据的验证。

以上是对于创建一个IBI S模型需要步骤的简要说明，所以下面就每一个步骤的具体操作做一个详细的介绍。

§2 IBIS模型的创建

2.1 准备工作

2.1.1 基本的概念

在创建IBIS模型之前首先是搜集信息。这些信息包括：确定IC器件的Buffer有几种类型、器件的封装形式以及工作电压、器件工作的温度、I/O Buffer是否工作在多电源情况以及钳位二极管（静电保护）的参考电源是否和Buffer相同等。

器件的封装信息有器件管脚的引线参数（引线电阻R、引线电感L、引线电容C）以及管脚和信号名的对应关系。这里涉及到一个器件电容C（Die Capacitance）的概念，器件的电容和引线电容是不同的两个概念，但是两者是有关系的。

C＝C－C