SelectIO设计助手:IBIS模型与仿真 - IBIS模型背景

描述

本文讨论I / O的IBIS模型。它旨在解释IBIS模型结构以及仿真模型如何表示I / O的行为。

本文是SelectIO解决方案中心(Xilinx答复50924)的设计助手部分(Xilinx答复50926)一部分

由于在更高的I / O频率下遇到信号完整性问题的可能性增加,因此在原型设计之前仿真这些接口的需求变得至关重要。

为了仿真电路板接口,需要对与该接口相关的电路板上的所有组件进行建模。 IBIS(I / O缓冲器接口规范)是一种电气模型标准,用于以EDA供应商广泛接受的行为语法定义电路板组件(集成电路缓冲器,连接器和传输线)的组件模型。

IBIS代表输入/输出缓冲区信息规范。它由电子工业联盟定义。它为I / O切换和被动组件行为提供了基于表的模型。

集成电路(IC)的IBIS模型包括I / V输出曲线,上升/下降转换数据和器件的封装寄生信息。

IBIS模型旨在提供有关I / O缓冲器电气特性的信息,但通常不用于计算系统或电路板级时序分析的延迟信息。

Xilinx SelectIO IBIS模型是从器件系列的实际I / O电路的HSPICE模型中提取的。

IBIS引入了与大多数CMOS,BiCMOS和TTL技术相关的基线架构。

包括以下功能:

  • 具有标题信息的人类可读ASCII文件格式(.ibs)
  • 组件(引脚分配)和默认包装型号L_pkg,R_pkg,C_pkg
  • 引脚特定型号选择和L_pin,R_pin,C_pin
  • 型号(电气)
  • Model_types(输入,输出,3态,I / O,Open_drain)
  • 上拉,下拉,Gnd钳位,电源钳位I / V表相对于电压
  • 斜坡dV / dt_r,dV / dt_f用于定义上升和下降转换
  • C_comp用于芯片电容
  • 性能角的Typ-Min-Max列
  • 定义温度和过渡负荷的条件

IBIS中的CMOS I / O模型通常表示如下:


请注意,输入缓冲器不存在 - 这是因为大多数CMOS输入缓冲器电路都是非常高阻抗,并且用于信号完整性建模目的的唯一相关信息是输入切换阈值(为任何输入或双向引脚提供)。

模型文件结构

每个Xilinx IBIS模型文件都有一个标题部分。其中包含有关以下内容的信息:

  • IBIS版本
  • 模型修订
  • 源,即从中提取IBIS模型的Spice模型
  • 放弃
  • 版权

然后是一些器件信息,即组件名称和一些基本的封装寄生参数。

R_pkg,L_pkg和C_pkg值表示与器件封装引脚相关的默认封装寄生值。

在组件包信息之后,IBIS模型包含[Pin]映射部分。此部分中的每个引脚都映射到器件缓冲区模型。对于Xilinx FPGA,支持许多不同的I / O标准,并且通过将每个支持的I / O标准和功能分配给特定于系列的IBIS模型文件中的不同引脚来实现支持所有这些I / O标准。

映射部分为IOSTANDARD选择正确的模型,例如DIFF_SSTL12_T_DCI_S_HP_O_P映射到SSTL12_DCI_S_HP_O模型,因为这是驱动程序的等效模型,DIFF_SSTL18_I_S_HP_P和DIFF_SSTL18_I_S_HP_N都映射到SSTL18_I_S_HP,因为它们是互补的单端IOSTANDARD,等效模型是SSTL18_I_S_HP 。

在此部分之后,该文件包含[Model]部分,其中包含各个I / O标准模型。每个[Model]部分的顶部包含有关模型类型(I / O,仅输入,仅输出等),极性,使能引脚,输入阈值(Vinl / Vinh),与提取电路相关的参考寄生信息的信息,以及I / O焊盘(C_comp)的总电容。

对于[型号]部分中的每个型号,输出缓冲器的上拉和下拉晶体管由DC I / V特性表([Pullup]和[Pulldown])和AC V / T表( [上升波形]和[下降波形])。对于这些表中的每一个,都提供三个角的数据:typ,min和max。

I / O引脚的整体信号行为很大程度上取决于这四个表。

还有[GND Clamp]和[POWER Clamp]表,它们代表ESD和钳位二极管的特性。

只要引脚过冲,这些都会影响信号行为。


IBIS模型文件查看器工具包含绘制I / V和V / T表的功能 - 如下面的[上升波形]示例所示:



包寄生虫:

对于从Xilinx工具中的设计中提取的IBIS模型,模型中将包含一组封装寄生效应。这将更全面地描述信号传播在设计中的工作方式。

IBIS模型和HSPICE:

有关IBIS和SPICE模型之间差异的更多信息以及可以下载的位置,请参阅(Xilinx答复2932)

有关IBIS型号的更多一般信息,请参阅(Xilinx答复3359)
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提问于 2018-07-31 14:27:31 +0800

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