如何利用ADS進(jìn)行通道仿真？

對(duì)于一名射頻研究人員，對(duì)于信號(hào)完整性的概念都不會(huì)陌生。信號(hào)完整性是指信號(hào)在傳輸路徑上的質(zhì)量，傳輸路徑可以是普通的金屬線，可以是光學(xué)器件，也可以是其他媒質(zhì)。其中的通道仿真就是非常重要的一環(huán)，基于ADS的通道仿真就是信號(hào)完整性研究過(guò)程中比較重要的一塊，接下來(lái)就讓我們通過(guò)功能強(qiáng)大ADS來(lái)進(jìn)行通道仿真的模擬學(xué)習(xí)。

一、高速串行鏈路基本架構(gòu)

常見(jiàn)的高速串行信號(hào)有：SERDES、USB3.0、PCIE、SATA、HDMI等。

常用的均衡技術(shù)：

TX：FIR

RX：CTLE、DFE、FFE

1、什么是通道？為什么要做通道仿真？

在高速鏈路中，通道也就是信道，在信號(hào)完整性中，也稱(chēng)為互聯(lián)。一個(gè)典型的互聯(lián)通道包括電路板上的走線，過(guò)孔、背板連接器、同軸線、光纖等等。對(duì)于高速電路設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，通常需要應(yīng)對(duì)的是連接器和背板走線、過(guò)孔等。

通道呈現(xiàn)的特征是隨著信號(hào)頻率的提高，其損耗越大，呈現(xiàn)低通特性。正是這樣的特性，導(dǎo)致了信號(hào)完整性問(wèn)題。高速電路設(shè)計(jì)人員需要解決的就是如何通過(guò)各種手段應(yīng)對(duì)通道的低通特性。

2、通道對(duì)信號(hào)的影響——單個(gè)bit的影響

通道的低通特性使得數(shù)字信號(hào)波形發(fā)生失真，導(dǎo)致電平幅度降低，下降沿拖尾嚴(yán)重，影響了相鄰的bit。

3、通道對(duì)信號(hào)的影響——bit序列的影響

4、均衡技術(shù)的效果

二、ADS的通道仿真基礎(chǔ)介紹

通道仿真控件介紹

1、ADS的通道仿真器——Channelsim

bit by bit模式

在bit-by-bit通道仿真中，模擬器首先計(jì)算單個(gè)脈沖的越階響應(yīng)，然后再利用通道的線性時(shí)不變特性（LTI）對(duì)脈沖進(jìn)行線性疊加，最終獲得眼圖。優(yōu)點(diǎn)是速度快，可以查看仿真之后的波形，可以仿真特定bit序列下的眼圖，但不能仿真較低誤碼率（<1e-6）。

nstatistical 模式

在statistical模式下，系統(tǒng)首先計(jì)算越階響應(yīng)，然后通過(guò)波形的概率分布函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終得到眼圖。優(yōu)點(diǎn)是速度快，準(zhǔn)確度更高。尤其是仿真低誤碼率準(zhǔn)確度較高。缺點(diǎn)是不能查看波形。

2、TX 信號(hào)源設(shè)置——差分信號(hào)

3、RX 信號(hào)源設(shè)置——差分信號(hào)

4、眼圖探針設(shè)置

Eye_Probe用于收集仿真數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理，ADS中Eye_Probe也包括Eye_Probe和EyeDiff_Probe兩種，分別對(duì)應(yīng)單端和差分信號(hào)，兩者內(nèi)部參數(shù)設(shè)置是一樣的。

測(cè)試項(xiàng)設(shè)置

垂直方向測(cè)量原理

5、通道仿真實(shí)例——PCIE仿真

打開(kāi)ADS自帶的PCIE通道仿真的例子，運(yùn)行仿真

三、總結(jié)

1、ADS既可以使用通用TX/RX模型進(jìn)行channel仿真，也可以使用TX/RX的IBIS-AMI模型進(jìn)行channel仿真。

2、ADS的通道仿真控件功能強(qiáng)大，包含bit by bit模式和statistical模式。后者適合更低誤碼率下的仿真和最壞情況下的仿真。

3、通過(guò)ADS提取的無(wú)源S參數(shù)，結(jié)合芯片的IBIS-AMI模型，可以仿真整個(gè)系統(tǒng)性能，從而為設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

仿真結(jié)果

審核編輯：湯梓紅