【原创】Allegro SI 高速信号完整性仿真连载之三（附详细流程）

发表于 2016/12/26 13:49:59 阅读（13382）

前面两节对Allegro SI信号仿真的各项条件进行了介绍，下面将结合具体例子来说明如何来仿真。如图所示一个预布局好的PCB，以下将对PCB中一对差分信号进行仿真，

首先必须进行阻抗控制，器件模型分配，前面已经讲过具体的操作过程，这里不再赘述，接下来我们需要对差分对进行拓扑提取。

1、设置互联模型参数

从Allegro PCB SI GXL窗口选择Analyze---SI/EMI Sim---Preference命令，弹出Analyze Preferences窗口，选择“Interconnect Models”如下图：

在“Unrouted Interconnect Models”部分，设置“Percent Manhattan”为100，“Default Diff-Impedance”为100ohm，在“Topology Extraction”部分确保选择“Differential Extraction Mode”，如果没有选择，差分对拓扑将仅使用理想传输线模型。为了使用理想的耦合传输线模型，必须选择“Differential Extraction Mode”。

2、提取拓扑

在“Allegro Constraint Manager”窗口选择“Net”---“Routing”---“Differential Pair”如下图：

选择“DP_LOOPIN”差分对（差分对可以在原理图或者导入PCB之后设置），单击右键，选择“SigXplorer”命令，弹出“SigXplorer PCB SI GXL”窗口，显示了提取的有理想耦合的传输线模型的差分对拓扑，如下图所示：

在窗口的右侧有一个“Parameters”设置表格，为了直观，可以把“tlineDelayMode”的“time”改为“length”。保存拓扑结构。

3、分析差分对网络：

选择“Analyze”---“Preference”选项，弹出“Analyze Preference”窗口，设置“Pulse Stimulus”（记录参数）、“Simulation Parameters”（仿真参数）、“Simulation Modes”（仿真模式）和“Measurement Modes”（测量模式），如下图：

Measurement Cycle：设置仿真器在第几个周期进行参数测量。一般情况下，由于驱动器的瞬态效应，我们对于时钟信号从第三个周期进行测量，对于其它的信号从第一个周期进行测量。

Switching Frequency：开关频率或称为脉冲频率。该值决定了在设置激励源为PULSE 时所使用的频率值，该值我们通常设置时钟的频率。

Duty Cycle：占空比，缺省设置为0.5。

Offset：脉冲偏移量，用来控制主网络驱动器与相邻网络驱动器之间的激励时间差。如果该值为正，则相邻网络驱动器在主网络驱动器之后产生激励。

Fixed Duration：指定仿真的持续时间长度。如果这个值未确定，则仿真器动态的为每一次仿真选择时长。当该值确定时，仿真运行的时间就为该项中所确定的固定时间长度。这项值的大小与波形文件的大小成正比。如果我们需要仿真的是2M 信号，一个周期应该是500ns（τ＝1/f=1/2x106=5x10-7s=500ns），所以我们设成600ns，表示一个周期多一点。

Waveform Resolution：波形分辨率，决定仿真过程中产生波形的采样数据点的多少。使用Default 时，分辨率为传输线长的1/100。通常我们要求分辨率为最短传输线的1/10。

Cutoff Frequency：表明互连线寄生参数提取所适应的频率范围，缺省为0GHz。在对IBIS 的PACKEG等寄生参数进行RLGC 矩阵提取时，为了不考虑频率的影响将截止频率设为0，此时的矩阵不依赖于频率，并且提取速度较快，但精度稍差。当设置了截止频率后，RLGC 矩阵将是综合矩阵，它将基于频率的参数影响，考虑了频率参数影响的RLGC 矩阵具有较高的精度，但提取速度较慢。如果对该值设置，一般建议设置该值不要超过时钟频率的三倍。如果没有特殊要求通常设置为0 即可。

Buffer Delays：缓冲器延时选择。缓冲器延时有两种选择：On-the-fly 和From library。On-the-fly 是根据测试负载的参数计算出Buffer Delay 曲线，From library 是从库中获取。在实际应用时，我们均是通过器件的DATASHEET 查出测试条件由软件自动计算出Buffer Delay 曲线，因此，这项值的内容通常设为On-the-fly。

Save Sweep Cases：当选择时指明保存仿真波形和环境数据。

Simulator：选择仿真器，包括Tlsim 和Hspice 两种，一般选择Tlsim。

Measure Delays At：延时测量的参考点，有两种选择：Input Thresholds（输入门限值）和Vmeas 表示以输出Buffer 的参考电压进行测量的。通常选择Input Thresholds。

Receiver Selection：接收器选择。有两种选择：All（表示所有非驱动的器件都作为接收）和Select One（在仿真开始时它会让你选择其中的一个作为接收源）。根据需要选择，通常选择All。

Custom Simulation：仿真内容。包括：Reflection（反射仿真）、Crosstalk（串扰仿真）和EMI（电磁干扰仿真）。

Report Source Sampling Data：确定是否报告源采样数据。

4、SigXplorer 中的仿真过程：

在发送端IOCell模型的TRISTATE上点击一下，在弹出的下面窗口中选择Pulse选项：

Pulse:表示激励信号为连续脉冲方波，就是时钟源性质的波形，如果选择Pulse，整个界面

中的其他选项是灰的，不允许再选。

Rise:表示激励信号为上升沿。

Fall：表示激励信号为下降沿。

Quiet Hi：表示激励信号为恒高。

Quiet Lo：表示激励信号为恒低。

Custom：表示激励信号由该界面中的参数定制，此时界面中的其它参数将可设定。

Tristate：表示三态。通常接收端设为该状态。

其它组合框只有在Custom状态时可用。一般对于干扰源选择pulse，rise，fall；被干扰对象：选择QuiteHi，Quite Lo；接收器选择Tristate。

Terminal Name：表示仿真信号的类型有Data和Enable两种。Data为要仿真的数据信号，Enable为使能信号，当Enable为高时，仿真有效；当为低时，为激励源断开终端时的仿真结果。

Stimulus Type：表示激励类型。

Stimulus Name：取的激励信号名。

Cycle(s)：表示在第几个周期测量数据。

Offset：仿真信号相对于时钟的延时。

该框设置时钟信号的频率(Frequency)、样式(Pattern)和抖动(Jitter)。

在SigXplorer 窗口最底端选择Measurements 标签，点击Reflection 前面的“＋”号打开测量反射参数的列表，在弹出菜单中选择需要测量的反射参数。选择菜单File＝》Save，保存一下拓朴模型。

与反射相关的参数简介：

BufferDelayFall：如图（1）所示。就是BufferDelay 曲线从高电平下降到测量电压值Vmeas 时的延时值。BufferDelay曲线是软件根据模型库中测试负载参数计算得到的，测试负载参数必须根据器件的DATASHEET手册得到，不能使用IBIS模型文件中缺省参数，原因是我们在进行时序分析时器件的各种延时参考数据都是从DATASHEET中得到，而该数据是以DATASHEET 中的测试负载为依据的。