傅立叶和傅红雪

ADI仿真工具介绍1 - ADIsimADC行为级模型

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前面介绍了很多ADI在转换器市场方面的优势,本文将继续来介绍ADI在AD/DA方面的一些工具。工欲善其事,必先利其器,要想做仿真,必须先有模型。所以先来看看ADIsimADC模型
 
电路设计过程当中最头疼的莫过于选择合适的器件,增益,位宽,延时,抖动等方方面面都要提前考虑。在没有硬件单板的情况下,仿真成了提高成功率的唯一途径。对电路进行仿真时,首先需要建立元器件的模型,目前构成器件模型的方法有两种:
 
1. 黒盒法:是从元器件的电学工作特性出发,把元器件看成‘黑盒子’,测量其端口的电气特性,提取器件模型,而不涉及器件的工作原理,称为行为级模型。这种模型的代表是IBIS模型和S参数。其优点是建模和使用简单方便,节约资源,适用范围广泛,特别是在高频、非线性、大功率的情况下行为级模型几乎是唯一的选择。缺点是精度较差,一致性不能保证,受测试技术和精度的影响。
 
下面是4通道中频接收器AD6657的部分IBIS模型
 
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|   This file is an IBIS representation of the Analog Devices  AD6657   |
|============================== Header Section ============
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|                           DINPUT1 MODEL                                      |
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[MODEL] DINPUT1               | Mode and PWDN Pins             | SIMULATION DATA
Model_type  Input
Vinl  =     0.6
Vinh  =     1.22
C_comp      3pF         NA         NA
 
|---------------------------------------------
| VARIABLE                TYP      MIN    MAX
|---------------------------------------------
[Voltage Range]           1.800V   NA     NA 
[GND Clamp Reference]     0.000V   NA     NA
[POWER Clamp Reference]   1.800V   NA     NA
       
[GND Clamp]
|---------------------------------------------
| Voltage    I(typ)        I(min)  I(max)
|---------------------------------------------
-1.80       -12.662380000  NA      NA    
-1.75       -11.981910000  NA      NA    
.........
 
2. 白盒法:是以元器件的工作原理为基础,从元器件的数学方程式出发,得到的器件模型及模型参数与器件的物理工作原理有密切的关系。SPICE 模型是这种模型中应用最广泛的一种。其优点是精度较高,特别是随着建模手段的发展和半导体工艺的进步和规范,人们已可以在多种级别上提供这种模型,满足不同的精度需要。缺点是模型复杂,计算时间长。
 
下面是AD8672的部分SPICE宏模型:
 
* AD8672 SPICE Macro-model                   
 
* Node assignments
*                 non-inverting input
*                 |    inverting input
*             |    |    positive supply
*                 |    |     |     negative supply
*                      |    |     |     |   output
*                      |    |     |     |      |
.SUBCKT AD8672         1    2     99    50     39
 
*
* GAIN STAGE 
*
R7   20 98     1.652E+05
C3   20 98     5.61E-07
G1   98 20     (5 6) 3.603E-01
EV1   98 21 POLY(1) (99 98)  -2.0E0 10E-1
EV2   22 98 POLY(1) (98 50)  -2.3E0 10E-1
D5   21 20     DX
D6   20 22     DX
EPLUS 97 0    99  0  1
ENEG  51 0    50  0  1 
Rtemp1 97 51 1meg
................
 
有时在半导体厂商的网站上会同时给出IBIS和Spice模型,但是因为Spice模型多涉及到器件内部详细构造,为保密起见,行为级模型IBIS更常见。以AD6657为例,进入产品页面后就可以很容易找到Tools, Software & Simulation Models一栏,进入后点击同意LICENSE STATEMENT 就可以下载其IBIS模型。
 
ADIsimADC模型就采用了黒盒子方式。它从上到下对传输函数建模而不是实际仿真多级流水线,关注某个过程或者单元的外在表现,并不涉及产生这种现象的内部具体电路,比如它关注外在的谐波失真而不是内部输入缓冲器电流镜的电阻失衡。