模型仿真培训教材

IBIS 模型培训要点：模型的概论模型的分类模型的基本理论模型的检查连接器和过孔的模型一．模型的概论仿真的第一步离不开IBIS 模型的收集，下面是关于模型的一些基本知识：模型产生的流程：模型的转换工具：上图中的IBIS to DML 的转换的工具已经整合到Cadence 的仿真工具中，DML 是指DEVICE MODEL Language模型的精度：模型是否能够准确反映器件BUFFER 的工作状态，直接关系到仿真的准确性，因此模型内部的检查是必须的：下面是一个模型的BUFFER 的图与实际测量的结果对比：（二）模型的分类：模型的分类方式有两种：以文本格式的分类和以器件类型的分类以文本格式的分类：SPICE （典型的晶体管模型）同类的模型有PSPICE HSPICEIBIS （行为极的模型）器件类型分类的模型：DEVICE MODELIO BUFFER (Drive receive )Discrete deviceBoardmodelINTERCONNECT MODELTransmission lineConnectorCablePackageViaIBIS 模型的定义：IBIS 模型的作用：SPICE 模型与SPICE 模型的比较：三．IBIS 的基本理论IBIS 模型的几种等效电路：IBIS 模型版本的区别IBIS 版本的时候，仅仅只是CMOS 的电平无边沿控制，对于高速芯片的由电平的上升沿及下降沿控制的电路，显然不适用。

IBIS 模型版本最主要增加包括ECL 的多总线支持，终端和漏极开路模型，差分I/O 及复杂包装参数定义。

模型3。

2 版本主要增加的是FBGA 的PIN 模型选择，及多级驱动和动态箝位(所以特别注意的是当你拿到厂家给你的模型，首先要检查模型的版本信息，当然观察模型的曲线，版本越高级，曲线的精度越高，但是可能有些芯片的IBIS 模型版本没有升级到那麽高，但是也要看是否可用，比如我这次有一个器件的模型中Buffer 的类型是差分I/O ，但是供应商给的版本是，模型中没有定义差分的关键字，由于差分模型是在以上版本才有，所以就必须和厂家联系重新给你更新版本的IBIS模型。

还有如果板上有FBGA器件也应该使用版本的IBIS模型，因为只有这个版本的模型才有FBGA的PIN模型的选择。

E0所以了解器件的特性，才能一开始就向厂家素要正确版本IBIS 模型。

，由于器件的特性，并不是个版本的模型所增加的内容，都得到体现）拿到模型后，预先要熟悉的信息：文件头文件头包含有关于IBIS版本、文件名以及资料来源、修订等信息。

下面是文件头的例子。

图2-2是文[File Rev] ―― IBIS文件或模型的修订级别。

下列关键字在IBIS头部分为可选项：[Comme nt Char] ---------- 用于改变注释符。

默认的注释符为管状线（|）。

[Date]―― 文件创建日期。

[Source]――模型数据的来源。

[Note]――涉及到文件及元件的相关信息。

[Disclaimer] --------- 任何法律的放弃。

[Copyright] ----------- 任何版权信息。

元件描述在IBIS文件元件描述包含有从数据手册中得到的元件引脚、封装电特性等信息。

在此部分中可定义[Manufacture] ——声明元件生产商的名称。

[Package] ——包括组件导线电阻、电感、电容的变化范围，有典型值、最小值、最大值。

IBIS 需要典型值，它必须在最小值和最大值前说明。

[Pin] ——将引脚号映射到信号名和模型名上。

IBIS 需要信号注意的是：[File Name] 和[Compoent] 的名字可以不一样的，但是[File Name] 后的文件名必须是小写，而且必须与IBIS 模型的名字完全相同。

模型描述中关注的参数：注意的是Tco 的测量是时序测量的条件：Cref ,Rref,Vref, 是芯片内部的负载，我们在仿真参数的选择的时候，如下图：From Library 的选择是考虑到了芯片的负载上的传输延迟，而ON the delay 是没有考虑芯片内的负载的。

而我们在计算SWICH DELAY 和settledelay 的时候，必须考虑芯片的负载。

模型的内部电路9上图中，左边的电路为INPUT 电路，后边为驱动电路，其中的驱动电路中，PULLUP 及PULLDOWN 的结型场效应管，不同的电路模型中，可以有不同，可以是上面为P 型MOS ，下面是N 型MOS ，也可以反之。

所以不同的PULLUP 及PULLDOWN 的电路波形可能是反向的。

典型的三态电路如下上图是一个I/O模型，通过In put及En able电平变化来实现两个MOS管的导通和截止，输出不同电平测量V-I 曲线，三态时，IBIS 仅需要四个设定的I-V 关系曲线，一个是下拉接通（输出为低）的关系曲线，另一个是上拉接通（输出为高）的关系曲线。

下拉的I-V 关系数据以地为参考源定义为[Pulldown] ，上拉的I-V 关系数据以器件供给正电源为参考源定义为[Pullup] 。

当不使能时，两管截止测量二极管的箝位特性，可以使用[POWER Clamp]和[GND Clamp]说明二极管的钳位特性。

当信号电压高于器件的电源电压时为电源钳位[POWER Clamp]，信号电压低于参考地时为地钳位[GND Clamp]。

而对于这四个设定I/V曲线有分别在MIN,MAX,TYP 测量情况，因此3-states有12条I/V曲线设置。

Output Onlly Buffer在这种模型中，IEIS仅需要两个设定的I-V关系曲线，即上拉MOS管导通，或下拉MOS管导通时，测量的Pull-down 和Pull-up的I -V曲线，同样它们也MIN,MAX,TYP 测量情况，因此O utput的模型应该有6条\N曲线设置。

这种模型需要使用C_comp说明驱动器的管芯电容。

Output 模型中逻辑状态的转换(低到高或高到低)与下图所示的线性斜率近似。

斜率不包括封装影响，只包括驱动电容的影响。

[Ramp] 描述了两个参数，dV/dt_r 说明上升时间，dV/dt_f 说明下降时间。

dV/dt_r -dV是信号上升沿由20%至80%的幅度范围，dt_r是指此上升范围所用的时间。

dV/dt_f -dV是信号下降沿由80%至20%的幅度范围，dt_f是指此下降范围所用的时间。

R_load - 确定斜率的测试负载。

对于上面的V/T曲线只有I/O,三态和Output的模型才有，而斜率的测试负载R_load 一般是5 0 om , 如果驱动能力差，那麽5 0欧姆可能不满足要求，那麽会加入更大一些的电阻，来提高驱动能力。

而对于后面提到的Open Drain 或是ECL 类型的Buffers, 负载电阻和电压是特定的。

Input Buffers一个Input 模型与其它基本IBIS 模型的区别仅在模型部分不同。

Input 有两个I-V 关系曲线的集合，一个是地钳位，一个是电源钳位。

汇集的地钳位数据指信号电压相对于参考源地的电压电流关系数据；汇集的电源钳位数据指信号电压相对于参考源供电电源的电压电流关系数据。

仅在器件中有钳位特性时，IBIS 需要电流输入表建模。

IBIS 需要C_comp 参数描述接收器的管芯电容。

对于所有的Input 模型，IBIS 需要Vin1 和Vin2 参数，这两个参数描述了缓冲器的开关阀值电压。

同Output Buffer 模型一样也6条I/V 曲线设置。

Open Drain Buffers一个Open Drain 模型有三个I-V 关系曲线的集合，一个是一个是下拉接通(输出为低)的关系曲线(Pull-down ), 一个是地钳位( Gnd clamp ), 一个是电源钳位(Power clamp), 由于Open Drain Buffers 没有接上拉MOS管，所以没有Pull-up的I/V曲线，同样它们也有在MIN,MAX,TYP 测量情况，所以共有9条\N 曲线设置。

面所描述的模型都是 TTL 类型的，它们的驱动方式是行为极， 主要通过 CMOS 的导通和关断方式来完成。

而这种模型的扫描电压范围是一V cc 至U 2*Vcc.但是对于Open Drain Buffers 的扫描电压范围不是由内部的工作电压决定的，而是由外加的上拉电阻的电压决定，所以它的扫描电压范围是V-ref 到 2Vref 对于 Pull-up 和 Power clamp 的数据是与内部工作电压 Vcc 相关的 ,当 Vcc 变化时，扫描范围也是随 Vcc 变化的。

如下数据是很多IEIS 模型中经常可见的，如一个器件的工作电压为+/-10%,因此扫描的范围是 to to toVcc 至 2*Vcc. 但是在混合电压的情况下，我们应该使用大的电压值做为 5v 的 Buffer ，那它的扫描范围在一 5v to +10v.Open Drain 器件的扫描范围是由外接上拉电阻的电压决定的，与内部的工作电压Vcc 无关，扫描电压的范 围在一Vpullup to 2*Vpullup.同时还要注意的模型中的 ［Pullup ］和［POWER Clamp ］中的电压值［Pullup ］和 ［POWER Clamp ］中的电压值 V 是相对于电源的，即 V = V DD -V Output ;而［Pulldown ］和［GND Clamp ］中的电压 值V 是相对于地的，即 V = V Output 。

图表中电流I table 的方向，规定流入器件的方向为正，流出为负。

终上所述模型的定义有模型名、模型类型、 C_comp 、DC 参数或时序参数、 V/I 数据表 （包括 Pullup 、Pulldown 、POWER Clamp 和 GND Clamp ） 、Ramp 数据表（包括测试的温度范围、电压范围、 dV/dt ，以及 参考负载 R_load ）和 V/t 数据表（通常给出 4 个 Waveform 数据表，即参考电压为供电电源时的 Rising Waveform 和 fallingWaveform 数据，以及参考电压为地电平时地 Rising Waveform 和 falling Wavefor ，同 时每个数据表还常常给出了参考负载 R_fixture ［5］）等信息。

模型类型可以是 Output ， Input ， 3-state ， Output-Ecl 以及 Open-drain 等 I/O 属性。

模型类型的 I/O 属性不同，对 DC 参数或时序参数以及数据表要求的内容也不 同。

以模型类型是 Input 为列，只需要 DC 参数 Vinh 和 Vinl 值，以及 V/I 数据表的 POWER Clamp 和 GND Clamp数据。