IBIS文件中的Series Model簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)仿真實(shí)例

SeriesModel

什么是SeriesModel

在上一次的IBIS（nput/Output Buffer Information Specification）技術(shù)文章中，借助IBIS文件規(guī)范，我們簡(jiǎn)單介紹了.ibs文件中的內(nèi)容和用法。今天，我們來(lái)詳細(xì)了解一下文件中的一類(lèi)特殊模型——Series Model。

作為[Model]關(guān)鍵字中定義的buffer type類(lèi)型之一，Series Model是指一種用于描述電路中串聯(lián)元件（如電阻、電感、電容等）的模型。這些串聯(lián)元件通常用于模擬信號(hào)路徑中的寄生效應(yīng)，例如信號(hào)線(xiàn)上的電阻、電感和電容，從而更精確地描述引腳之間的關(guān)系。

圖1差分驅(qū)動(dòng)端的SeriesModel

為什么需要Series Model？

IBIS cookbook以差分放大器的IBIS建模舉例，進(jìn)一步描述了Series Model的用處。

首先，我們需要了解這三種常用的差分放大器：

1.偽差分放大器：如圖2所示，如下圖所示的偽差分驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)引腳電路間是完全互相獨(dú)立且沒(méi)有耦合的，可以獨(dú)立運(yùn)作不受對(duì)方干擾。

2.半差分放大器：如圖3所示，上拉端互相獨(dú)立，下拉到地的部分共用同一個(gè)電流源，由于輸出電流是共享的，兩個(gè)引腳之間會(huì)互相影響。

3.全差分放大器：如圖4所示，除了下拉到地的部分共用一個(gè)電流源，上拉部分還用了一個(gè)電流鏡，兩個(gè)引腳同樣是互相耦合的。

圖2偽差分放大器

圖3半差分放大器

圖4全差分放大器

IBIS規(guī)范為差分buffer建模提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)制。[diff pin]關(guān)鍵字允許模型制作者將兩個(gè)[Model]關(guān)聯(lián)為一對(duì)差分引腳。由于[Model]關(guān)鍵字僅用于單端buffer建模，因此嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這種機(jī)制僅適用于偽差分驅(qū)動(dòng)器和接收器建模，只能描述信號(hào)端和電源端之間的電氣關(guān)系，無(wú)法包含差分緩沖器兩個(gè)信號(hào)端之間的任何信息，也就是說(shuō)，對(duì)于上述提到的全差分/半差分放大器，使用這種機(jī)制無(wú)法準(zhǔn)確建模。因此IBIS規(guī)范引入了以下機(jī)制，可以描述兩個(gè)差分引腳間的耦合：

1.[Series Pin Mapping]關(guān)鍵字允許模型制作者將兩個(gè)引腳關(guān)聯(lián)為差分引腳有耦合的情況

2.[Series Model]關(guān)鍵字則用來(lái)描述耦合部分的模型形態(tài)。這一關(guān)鍵字只能在關(guān)鍵字[Model]為Series的下方出現(xiàn)。在IBIS 7.0規(guī)范中，僅支持R/L/C/Series Current/Series MOSFET這幾種類(lèi)型的串聯(lián)模型。更詳細(xì)的模型描述，感興趣的讀者可以從標(biāo)準(zhǔn)中自行查閱一二。

SIDesigner仿真案例分析

如何將SeriesModel引入仿真?

我們以巨霖科技的信號(hào)完整性仿真工具SIDesigner為例，查看如何在信號(hào)完整性分析中使用Series Model：

Step1.打開(kāi)SIDesigner并成功創(chuàng)建原理圖如下：

Step2.設(shè)置包含Series Model的接收端如下：

選中[Series Pin Mapping]中包含的引腳時(shí)，Use Series Model會(huì)開(kāi)放勾選。開(kāi)啟該功能時(shí)，Series Models分頁(yè)生效，從中我們可以看到，對(duì)于該IBIS文件，pin5和pin16有耦合。

Step3.點(diǎn)擊仿真，波形如下：

Step4.對(duì)比驗(yàn)證：

如果不使用Series Model功能，原理圖如下：

波形如下：

通過(guò)對(duì)比，可以直觀(guān)看到，耦合部分帶來(lái)的信號(hào)完整性問(wèn)題。

Reference：

1.IBIS Modeling Cookbook for IBIS Version 4.0,Sep 2005, https://ibis.org/cookbook/cookbook-v4.pdf