如何利用ADS進(jìn)行通道仿真？

對于一名射頻研究人員，對于信號完整性的概念都不會陌生。信號完整性是指信號在傳輸路徑上的質(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完整性研究過程中比較重要的一塊，接下來就讓我們通過功能強大ADS來進(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)

常見的高速串行信號有：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，在信號完整性中，也稱為互聯(lián)。一個典型的互聯(lián)通道包括電路板上的走線，過孔、背板連接器、同軸線、光纖等等。對于高速電路設(shè)計人員來說，通常需要應(yīng)對的是連接器和背板走線、過孔等。

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

2、通道對信號的影響——單個bit的影響

通道的低通特性使得數(shù)字信號波形發(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、通道對信號的影響——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，模擬器首先計算單個脈沖的越階響應(yīng)，然后再利用通道的線性時不變特性（LTI）對脈沖進(jìn)行線性疊加，最終獲得眼圖。優(yōu)點是速度快，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)首先計算越階響應(yīng)，然后通過波形的概率分布函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，最終得到眼圖。優(yōu)點是速度快，準(zhǔn)確度更高。尤其是仿真低誤碼率準(zhǔn)確度較高。缺點是不能查看波形。

2、TX 信號源設(shè)置——差分信號

3、RX 信號源設(shè)置——差分信號

4、眼圖探針設(shè)置

Eye_Probe用于收集仿真數(shù)據(jù)并對數(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，分別對應(yīng)單端和差分信號，兩者內(nèi)部參數(shù)設(shè)置是一樣的。

測試項設(shè)置

垂直方向測量原理

5、通道仿真實例——PCIE仿真

打開ADS自帶的PCIE通道仿真的例子，運行仿真

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ADS提取的無源S參數(shù)，結(jié)合芯片的IBIS-AMI模型，可以仿真整個系統(tǒng)性能，從而為設(shè)計提供指導(dǎo)。

仿真結(jié)果

審核編輯：湯梓紅