2022年完整word版,IBIS模型详解中文版 .pdf

目录 1 绪论 .1 1.1 IBIS 模型的介绍 . 1 1.2 IBIS 的创建 . 3 2 IBIS 模型的创建 . 3 2.1 准备工作 . 3 2.1.1 基本的概念 .3 2.1.2 数据列表的信息. 4 2.2 数据的提取 . 4 2.2.1 利用 Spice 模型 . 4 2.2.2 确定 I/V 数据. 4 2.2.3 边缘速率或者是V/T 波形的数据的测量. 7 2.2.4 试验测量获取I/V 和转换信息的数据. 7 2.3 数据的写入 . 8 2.3.1 IBS 文件的头 I 信息 . 8 2.3.2 器件和管脚的信息. 8 2.3.3 关键词 Model 的使用 . 9 3 用IBIS模型数据验证模型. 10 3.1 常见的错误 . 10 3.2 IBIS 模型的数据验证 . 12 3.2.1 Pullup 、Pulldown 特性 . 12 3.2.2 上升和下降的速度（Ramp rate ）. 12 3.2.3 上下拉特性和Ramp rate 的关系 . 12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - 3.3 用 IBIS 模型数据验证模型参数的实例. 12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 1 绪论1.1 IBIS 模型的介绍IBIS（Input/Output Buffer Informational Specifation）是用来描述IC 器件的输入、输出和I/OBuffer 行为特性的文件，并且用来模拟Buffer 和板上电路系统的相互作用。在 IBIS 模型里核心的内容就是Buffer 的模型，因为这些 Buffer 产生一些模拟的波形，从而仿真器利用这些波形，仿真传输线的影响和一些高速现象（如串扰， EMI 等。） 。具体而言 IBIS 描述了一个Buffer 的输入和输出阻抗（通过I/V 曲线的形式）、上升和下降时间以及对于不同情况下的上拉和下拉，那么工程人员可以利用这个模型对PCB 板上的电路系统进行SI、串扰、 EMC 以及时序的分析。IBIS 模型中包含的是一些可读的ASCII 格式的列表数据。 IBIS 有特定的语法和书写格式。IBIS 模型中还包括一些电气说明如V 、V 、V 以及管脚的寄生参数（如管脚的引线R、L、C）等。有一点需要注意的是IBIS 模型并不提供IC 器件：功能信息、逻辑信息、输入到输出的时间延迟等。也就是说，IBIS 模型只是提供了器件的输入、输出以及I/O Buffer 的行为特性，而不是在IC 器件给定不同的输入，测量对应不同的输出波形；而是在描述器件有一个输入时，我们看不同情况下输出的特性（具体的说我们可以在输出端接一个电压源，这样我们在确保器件输出高电平或者是低电平时，调整电压源的数值，可以测出不同的电流，这样我们就可以在确保输出管脚输出某一个状态时得出一些I/V 的数值，至于电压源具体的变化范围后面的内容会涉及到）。所以对于器件商家而言IBIS 模型不会泄漏器件的内部逻辑电路的结构。要实现上面提到的对系统的SI 和时序的仿真，那么需要的基本的信息就是Buffer 的 I/V 曲线和转换特性。IBIS 模型中 Buffer 的数据信息可以通过测量器件得出也可以通过器件的SPICE 模型转换得到。 IBIS 是一个简单的模型 ，当做简单的带负载仿真时，比相应的全 Spice 三极管级模型仿真要节省1015倍的计算量。IBIS 模型是基于器件的。也就是说一个IBIS 模型是对于整个器件的管脚而言的，而不是几个特殊的输入、输出或者是 I/O 管脚的 Buffer。因此，IBIS 模型中除了一些器件Buffer 的电气特性，还包括pin-buffer 的映射关系 （除了电源、地和没有连接的管脚外，每个管脚都有一个特定的Buffer ），以及 器件的封装参数 。IBIS 提供两条完整的VI 曲线分别代表驱动器为高电平和低电平状态，以及在确定的转换速度下状态转换的曲线。 VI 曲线的作用在于为IBIS 提供保护二极管、TTL 推拉驱动源和射极跟随输出等非线性效应的建模能力。一般而言， IC 器件的输入、输出和I/O 管脚的 Buffer 的行为特性是通过一定的形式描述的。下面分别对于输入、输出和I/O 管脚 Buffer 的表述形式作一个介绍。对于一个输出或者是I/O 管脚的 Buffer 需要下列的相关数据：在输出为逻辑低时，输出管脚Buffer 的 I/V 特性在输出为逻辑高时，输出管脚Buffer 的 I/V 特性在输出的电平强制在V以上和 GND 以下时，输出管脚Buffer 的 I/V 特性Buffer 由一个状态转换为另一个状态的转换时间Buffer 的输出电容对于一个输入管脚的Buffer 需要以下的数据：输入 Buffer 的 I/V 曲线（包括电平高于V或者是低于GND）Buffer 的输入电容一般情况， IBIS 模型包含以下一些信息，IBIS 模型的结构如下图1.1 所示。1.关于文件本身和器件名字的信息。这些信息用以下的关键词描述：IBIS Ver IBIS 的版本号 , File Name 文件的名称 , File Rev 文件的版本号 , Component 器件的名称和Manufacturer. 器件的制造商。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 2.关于器件的封装电气特性和管脚与Buffer 模型的映射关系 。 可以使用关键词Package 和 Pin 描述。3.为了表述器件管脚的Buffer 所需要的相关的数据信息。关键词Model 是用来表示每个Buffer的数据，具体的内容有：Model_type(Buffer的类型 ) 、Vinh 、Vinl以及 C_comp （IC 芯片的电容） 。在前面的内容中提到了Buffer 的特性描述，在IBIS 模型中需要下面的一些关键词描述： Pull-up 、 Pull-down 、GND clamp 、Power clamp 和 Ramp。当然对于不同的Buffer可能不需要上面的全部的关键词来描述。如OC 和漏极开路电路就不需要Pull-up 关键词的数据信息。图 1.1 IBIS 模型的结构图下面就图 1.1 的内容作一个说明。在图的右半部分的内容有的是 IBIS 模型中的关键词；没有方括号的条目则代表的是子参数的标题。同时对于红颜色的字符“Y”标明在IBIS 模型中是必选项；而“N”则是标明该内容在IBIS 模型中为任选项。1.2 IBIS 的创建创建一个标准的IBIS 模型需要 5 个步骤。具体的内容如下所示。1创建模型前的准备工作。这包括：确定模型的复杂度、确定器件的工作电压以及环境温度，获取器件本身的相关信息（如封装形式，封装参数等）。2通过直接测量或者是仿真的方法得出输出或者是I/O 管脚的 I/V 曲线的数据。3将数据写入IBIS 模型的列表中。4数据的验证。以上是对于创建一个IBI S 模型需要步骤的简要说明，所以下面就每一个步骤的具体操作做一个详细的介绍。 2 IBIS 模型的创建2.1 准备工作2.1.1 基本的概念在创建 IBIS 模型之前首先是搜集信息。这些信息包括：确定IC 器件的 Buffer 有几种类型、器件的封装形式以及工作电压、器件工作的温度、I/O Buffer 是否工作在多电源情况以及钳位二极管（静电保护）的参考电源是否和 Buffer 相同等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 器件的封装信息有器件管脚的引线参数（引线电阻R 、引线电感L 、引线电容C ）以及管脚和信号名的对应关系。 这里涉及到一个器件电容C （Die Capacitance）的概念，器件的电容和引线电容是不同的两个概念，但是两者是有关系的。CC C众所周知，一个IC 器件的 Buffer 类型至少有两种：基本的输出或者I/O 的 Buffer 和输入 Buffer。一些复杂的器件也许有多种类型的Buffer 。例如时钟输出端的Buffer 的驱动能力比较强，相对而言地址和数据线的输出端的 Buffer 的驱动能力就差一些，同样对于一些不太重要的信号的输出端的驱动能力就更低了。现在的趋势是在 IC 器件内部使用尽可能少或者是单一类型的Buffer。器件的 Buffer 的作用是提高器件的驱动能力，同时还起到一个隔离的作用。如果器件的Buffer 是单一的，这样所有的输出和I/O 信号的 I/V 曲线都相同了，这也意味着IBIS模型的简化。但是在实际的操作中，一般不是单一类型的，即使是单一类型的Buffer ，也不是 IC 所有的输出和I/O 管脚的 I/V 曲线也是不尽相同的。因为每个管脚的输出电容、封装参数以及信号的功能都存在差异。然而我们可以将一些信号分到一些适当的Buffer 类型里。具体的操作如下所述。首先是按管脚的类型将输入管脚和输出或者I/O 管脚分开。 输入管脚只需要I/V 曲线，不需要上升或下降时间的信息。在这基础上根据输入管脚的输入电容和封装参数加以区分，将具有相同的输入电容和封装参数的管脚分为一个集合。对于输出和I/O 管脚。一般情况下首先是根据这些信号的功能分类。然后再根据管脚的输出电容和封装参数分组。 例如，对于一个微处理芯片的地址信号线，数据信号线和控制信号线要分为3 类，接着将以上的3 类根据不同的输出电容和封装参数再分为不同的组。在创建 IBIS 模型之前，根据I/O Buffer 的特性和结构确定要创建的IBIS 模型的版本号。因为不同的版本号所支持的内容是有所区别的。同时一个模型可以代表一个具体存在的器件，也可以代表一个典型封装的器件系列。实际上 IBIS 模型提供了3 中模式。慢模式（驱动能力最弱，边缘变换最慢）、典型的模式和快模式（驱动能力最强，边缘变换最快）。这些工作的模式一般是以下几种情况所决定：硅片的工作环境。如器件的功率和周围环境的温度。硅片的操作的限制。同步输出开关的数量。2.1.2 数据列表的信息当我们一旦完成了以上工作后，就开始需要一些具体的信息来创建器件的一个IBIS 模型。有些具体的信息对于器件而言是整体性质的，直接填到IBIS 文件的列表中；而有些条目则是用来做仿真的数据。一般而言创建者需要以下的信息：IBIS Specification ：IBIS 的说明信息（如IBIS 的版本号）。Buffer Schematics：器件的Buffer 的类型（如标准的CMOS 推拉电路、漏极开路等）。Clamp Diode and Pullup references：钳位二极管和上拉参考电平。对于一些器件而言钳位二极管和上拉参考电平可能是不同的（一般是钳位二极管连接的电平要比上拉参考电平小一些），尤其是多电源供电的器件。Packaging Information ：封装信息。 IBIS 模型需要的管脚名和信号名以及管脚名和Buffer 类型的对应关系列表。Packaging Electrical ：封装的电气信息。主要包括器件管脚的封装信息。如R_pin、L_pin 以及C_pin。Signal Information ：决定某些信号在创建IBIS 模型可以忽略。如一些测试盘垫或者一些静态的控制信号等可以忽略。Die Capacitance：器件的电容。这是由盘垫看进去的电容（C_comp 参数）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - VinL and VinH Parameters ：一个完整的IBIS 模型的输入和I/O Buffer 的信息应该包括VinL 和VinH 参数。2.2 数据的提取作完了准备工作，就需要确定器件所需要的I/V 曲线和转换时间（ U/T 曲线）数据了。 对于输出和I/O 管脚需要 I/V 曲线和 rise/fall 时间的信息，而对于输入管脚则只需要 I/V 曲线。2.2.1 利用 Spice 模型如果我们可以得到有关器件的HSPICE 模型或者是其他可以使用的SPICE 模型，那么可以使用S2ibis（一个可以将 SPICE 模型转换位IBIS 模型的软件）提取有关Buffer 的 I/V 和 V/T 的曲线数据。 在没有 SPICE模型或者是我们需要自己创建一个IBIS 模型时，我们可以按照以下的一些方法进行数据的测量和校正，最终获得一个比较合理的IBIS 数据模型。2.2.2 确定 I/V 数据为了确定所需的I/V 数据，首先要了解Buffer 的操作。分析Buffer 的类型方案并且确定怎样将Buffer 的输出变为逻辑低、逻辑高以及高阻状态。下面的内容将详细的做一介绍。仿真的操作。 对于器件的输出或者是I/O Buffer 的典型的仿真示意图可以用图2.2.2 表示。 被测器件是一个标准的推拉 3state Buffer。图 2.2.2 I/V 仿真的实例图 2.2.2_1 IBIS 模型的示意图其中 DUT （Device Under Test）是被测设备。如图2.2.2 所示 所有的测量数据都是由Output Node（盘垫）处测得。 对于图 2.2.2_1 所示的意义作一个简要的说明。框图 1 和 2 代表了标准TTL（BiCMOS 或者是CMOS I/O Buffer ）上拉和下拉的输出。框图3 则是 DC 的 I/V 数据的获取，同时还代表了ESD 或者是电压钳位。框图4 展示了输出的转换时间（上升沿和下降沿的波形）。框图5 则为从输出看到的pad 和封装参数。C_comp 电容代表了输出pad、钳位二极管和输入晶体管的总电容。那么对于封装参数则是管脚出线的电容、电感和电阻。那么对于输入的管脚只需要框图3 和 5 就可以了。输出 Buffer 和一个独立的电压源相连。当我们激活输入端时，就可以使得输出端得到我们所期望的输出状态（低、高或者是高阻），这样可以利用DC 功能或者是传递函数分析功能扫描电压源的电压范围从V 到 2* V 同时记录下输出端的电流值。如果直流分析引起收敛的问题（也就是说我们使用DC 功能测量 AC 信号时出现的问题），那么我们需要使用AC 或者是使用瞬态分析功能。电压源变为一个慢的线性变化（ 100mV/ms ）驱动输出端，同时记录输出端的电压和电流值，这样I/U 随时间变化的数据就得出了。I/O Buffer 的数据 。对于一个I/O（3stateable ）Buffer 需要 4 个 I/V 曲线来表征其特性，。其相应的4 个关键词分别是：Pullup 、Pulldown 、GND Clamp 以及POWER Clamp 。4 个曲线分别是： Pullup 晶体管工作（输出为高电平）、Pulldown 晶体管工作（输出为低电平）还有两个输出为高阻状态时的曲线。输出状态为高时，得到的数据则是形成Pullup 的列表；在输出状态为低时，所得到的数据是用来形成Pulldown 列表的数据。具体的信息如下表2.2.21 所示。表 2.2.21 I/O Buffer 的特性曲线关键词特性曲线备注Pullup输出状态为高时的Pullup 曲线Buffer 的上拉晶体管导通，电压范围为V 到 2*V的数据。其中 V V VPulldown输出状态为低时的Pulldown 曲线Buffer 的上拉晶体管导通，电压范围为V 到 2*V的数据。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 其中 V V VGND Clamp输出为高阻的曲线在输出电压的数值小于GND 的电压值时的 I/V 曲线。POWER Clamp输出为高阻的曲线在输出电压的数值大于V的电压值时I/V 的曲线。对于上述的4 个曲线必须在3 中情况下分别测量：最小工作电压值、典型的工作电压值和最大的工作电压值。所以这意味着我们最终得到的将有12 条 I/V 曲线。输出 Buffer 的数据 。对于输出 Buffer 只需要 2 套数据曲线就可以了。一个是Pullup 曲线；另一个就是Pulldown 曲线。两个曲线的定义和前面的内容是一致的。因为输出管脚没有3 态的模式，所以电源和地的钳位二极管的两个曲线就不需要晶体管的曲线区分了。对于漏极开路或者是集电极开路的器件需要3 个 I/V 曲线就可以了。 3 个曲线分别是：关键词 Pulldown 表示的曲线 、关键词 GND Clamp 以及 POWER Clamp。Pulldown 的数据可以通过前面讲到的方法得出数据。对于 GND Clamp 和POWER Clamp ，可以通过 使得 Pulldown 晶体管截止，然后扫描输出端的电压和电流值。输入 Buffer 的数据 。当我们测量输入Buffer 的数据时，我们可以使用同输出或者I/O Buffer 的方法。当然我们必须将电压源放置在输入端。对于输入 Buffer 只需要 POWER Clamp 和GND Clamp 的 I/V 数据。电压的范围 。在创建 IBIS 模型时，对于 I/V 曲线的数据取值范围是如何确定的呢？我们知道器件的输出管脚的信号电压值在0V 之间摆动。同时传输线在传输信号时，由于传输线的阻抗可能不匹配，所以会出现信号的反射现象。我们考虑极端的情况：对于一个短路的传输线的最大的负反射发生时，理论上在传输线上看到的电压为V ；同时如果对于一个开路的传输线的最大的正反射发生时，理论上在传输线上看到的电压值为2*V。所以我们将电压的范围确定为V 到 2*V。然而 值得注意的是 ，如果一个器件的工作环境比较特殊下，那么该器件的输出可能超出该范围，所以I/V 列表的数据限制还需要进一步扩展。例如我们考虑一个3.3V 的 I/O Buffer 在一个多电源的系统中工作（3.3V/5V ）。该器件的输出端可以在0到 3.3V 之间摆动，如果该输出端连接了一个工作电源为5V 的器件，那么可能出现驱动端的输出电压超出3.3V。在这种情况下。我们需要将该器件的IBIS 模型的电压范围由原来的3.3V 到 6.6V 扩展现在的 5V到 10V 。我们知道半导体器件模型也许在整个电压的范围内不能被测量（尤其是在边缘的电压值），所以减小电压的扫描范围是可以接受的，然后我们利用线性的关系将数据进行外插，以达到我们所需要的电压范围。例如，如果我们需要得到一个5V 供电器件的IBIS 模型，IBIS 的说明规定了电压的范围是从5V 到 10V。我们也许选择的扫描范围为2V 到 7V，然后在已经得到的数据的基础上外插值，就可以满足5V 到 10V的电压范围了。我们之所以对Pullup 和 POWER Clamp 的数据被 V 减，是因为当器件的工作电压变化时，那么所测得的数据的开始和终点会随着电压的变化而变化。上面所涉及到的电压范围是对于器件的典型工作电压值而定的。因为器件的工作电压的数值有一个浮动，那么怎样处理这种情况下的电压的范围的界定呢！下面就这个问题我们用一个例子说明。例如一个器件的工作电压为3.3V（典型值）。其工作电压的的说明为：3.3V/10（也就是说器件的工作电压的浮动范围由最小值3V 到最大值 3.6V）。因为器件的工作电压的典型值为3.3V，所以 IBIS 模型中的电压范围（在典型的情况下列表中的电压范围）为3.3V 到 6.6V。那么对于最小的工作电压情况下，电压的范围调整为：3.6V 到 6.3V；对于工作电压为最大值时，电压的范围调整为： 3V 到 6.9V。2.2.3 边缘速率或者是 V/T 波形的数据的测量提取上升和下降速率的数据。如果器件的输出转换波形（U/T 曲线）可以看作是线性的变化，那么可以使用关键词Ramp 将 U/T 曲线的特性描述为上升和下降的速率（dv/dt）。那么关键词Ramp的数据是通名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 过下面的步骤仿真得出的。这种情况适用于以下几个Buffer ：标准的单个状态的Buffer、Push-pull TTL 或者是 CMOS Buffer 等。具体的操作如图2.2.3 所示。图 2.2.3 提取 Ramp Rate数据的示意图由图 2.2.3 可以知道，在外部接一个电阻，然后将电阻接V ，就可以得出下降速率的数据。如果将电阻接地，那么就可以得出上升速率的数据。所用到的电阻值是50 欧姆。如果使用的阻抗值50 不是欧姆，那么需要在 IBIS 文件中做一说明。提取上升沿和下降沿波形的数据。如果器件的输出转换（两个状态的转换）波形具有明显的非线性，那么就需要Rising Waveform 和 Falling Waveform 的数据来描述。2.2.4 试验测量获取 I/V 和转换信息的数据我们可以通过测量具体的IC 器件的管脚数据来获取I/V 和上升 /下降的数据 。所用到的试验设备如下描述：可变的电压源。在输入电流或者是灌电流时都能够提供需要的稳定电压值。曲线跟踪器。数字采样滤波器，同时要求示波器的带宽至少为4GHz 。低阻抗的探针。例如FET 探针。一个模板或者是固定的设备用来测量AC 和 DC 的数据。如果可能最好是再具有一个热电子的冷/热板（如珀耳帖元件：用来调节温度），这样可以控制器件工作的温度。为了获取 I/V 曲线的数据 ， 将被测设备安装在DC 的固定设备上 ， 并且将电源和地管脚同电压源连接。将设备固定在涂有热敏的冷/热板板上，这样我们就可以控制器件工作的温度，等器件的温度稳定在我们所期望的温度值，选择被测器件的一个输出管脚的输出为一个状态（高或者是低），在使用曲线跟踪器获取输出管脚的输出I/V 的特性。要获取 Pullup 和 POWER Clamp 相对于 V 的数据，需要将跟踪器的负参考端和被测设备的V 相连，同时将跟踪器的跟踪方式设为负的扫描方式。同理，为了获取Pulldown 和 GND Clamp 的数据，将跟踪器的负参考端和被测设备的GND 相连，并且使用跟踪器正向扫描方式。值得注意的是，跟踪器也许不能扫描IBIS 说明的电压范围。在这种情况下，模型创建者必须对剩余的数据进行推测估计。为了获得上升 /下降时间的数据，需要一个特定的测试固定设备或者是一个母板用来安装被测设备。测量上升 /下降时间需要一个带宽不小于4GHz 的示波器 。考虑器件封装和容性负载对上升/下降时间测量的影响，要求使用阻抗非常高的探针，如1pf 或者是更小，例如FET 探针。探针的地回路应该小于0.5inchs（减小地回路地长度，就可以减小由于地回路所带来的电感，减小电感意味着减小了电路的Q 值，那么就减小了过冲的影响11。），不要使用标准的6inch 探针地回路。2.3 数据的写入在确定了一个器件的Buffer 的 I/V 曲线和转换信息的数据后，需要将这些数据写入IBIS 文件中。 IBIS 文件有一些特定的语法和说明。下面的内容涉及到怎样构建一个IBIS 文件。一个 IBIS 文件包含 3 个部分和一个可选的器件的外部封装说明。那么这3 部分的内容具体如下。1.文件本身和器件的一些基本信息。2.器件的名字；管脚号、管脚名以及管脚的Buffer 类型的对应关系（对于POWER、GND 和 NC管脚不能定义Buffer 的类型）。3.对于器件内部的每一个Buffer 的特性描述；2.3.1 IBIS 文件的头信息名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - IBIS 文件的第一部分包括了文件本身的一些基本信息。这部分所用到的关键词有如下2.3.1 所示。表 2.3.1 IBIS 文件的头信息表关键词必选项功能描述IBIS Ver是IBIS 文件的版本号Comment char否对 IBIS 模型一些数据的解释File Name是文件名称。File Rev否文件的版本号Date否文件的创建日期Source否文件数据的来源。是通过数据手册，仿真还是通过测量得出的。Notes否器件和文件的具体信息说明。Disclaimer否一些声明Copyright否文件的版权声明2.3.2 器件和管脚的信息这部分的内容可以从器件的数据手册中获取，主要是对管脚的说明。如管脚号，管脚名和管脚的Buffer 类型。器件管脚的封装形式，以及管脚的电气参数。具体用到的关键词如下表2.3.2 所示。表 2.3.2 管脚的说明信息关键词必选项功能描述Componet是器件的名称Manufacture是器件的制造厂商Package是器件的封装信息（最小值、典型值以及最大值）。如器件的引脚参数：电阻、电感以及电容。Pin是说明了管脚号、 管脚名以及管脚的Buffer 类型的之间的对应关系。同时对应每个管脚，都有R_pin、L_pin 以及 C_pin 的最小值、 典型值和最大值的说明。Pin Mapping否说明一些 I/O 或者是输出管脚和电源与地相连地信息。Diff Pin否用以描述差分管脚信息2.3.3 关键词 Model 的使用关键词 Model 是用来描述一个特定的Buffer。然而一个 Buffer 类型的描述可以很复杂，但是大多数的Buffer特性的描述只用到少量的参数和关键词。参数的说明部分 。描述一个类型首先是要具体的说明一些基本的参数。从而仿真器由这些参数中获得Buffer的类型。还有一些从数据手册中得到一些关于Buffer 的特性数据，仿真器可以根据这些数据进行自动的查错。参数的具体内容如下表2.3.3_1 所示。表 2.3.3_1 参数的说明Model 的参数必选项功能描述Model_Type是定义 Buffer 的类型（输入、输出或者I/O 等）。Polarity否被 Buffer 驱动的信号的极性。Enable否输出 Buffer 使能信号的极性。Vinl ，Vinh否输入 Buffer 的逻辑门限。C_Comp是Buffer 的输入或者输出电容。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - V，C ，R ，V否为仿真器提供了Buffer 的测量环境参数。IBIS 说明给出了一个所有可能类型的Buffer 的列表。从这些列表中选择Buffer 的类型。注意的是，如果一个输入或者是I/O 类型的 Buffer 则需要说明V 和 V 参数或者是验证IBIS 的默认值是正确的。仿真器可以根据 V 和 V 参数标出不符合SI 的地方以及执行时序的计算。此外，所有的输出或者是I/O 管脚应包括 V ，C ，R 和 V 参数。仿真器利用这些参数可以进行板级的时序的计算。温度和电压的关键词。当 Buffer 的类型确定且数据手册中的参数已经说明时，就需要说明器件的工作温度和电压范围了。下表2.3.3_2 就温度和电压范围所用到的关键词做一详述。表 2.3.3_2 电压和温度参数的说明关键词必选项功能描述Temperature Range否器件工作的温度范围说明。对应的是I/V 和转换数据的最小值、典型值和最大值。 如果没有特别说明则默认值是：0、50 和 100 C。Voltage Range是器件工作电压的范围的变动，相应的获取最小、典型和最大值 Pullup 和 POWER Clamp 的数据。Pullup ReferencePulldown ReferencePOWER ClampGND Clamp否I/V 数据部分 。在参考电压确定后，I/V 数据就可以用下面表2.3.3_3 的 4 个关键词填写了。表 2.3.3_3 I/V 数据的关键词关键词必选项功能描述Pulldown否在输出或者是I/O 的 Buffer 输出为逻辑低状态时的数据，对于输入管脚没有该关键词。Pullup否在输出或者是I/O 的 Buffer 输出为逻辑高状态时的数据，对于输入管脚没有该关键词。GND Clamp否输入或者是输出管脚的Buffer 被驱动的电平低于GND 时的 I/V数据。POWER Clamp否输入或者是输出管脚的Buffer 被驱动的电平高于VCC 时的 I/V数据。Ramp和转换波形的列表。有关输出或者是I/O Buffer 的最后的一些信息就是转换波形的数据信息。这些数据可以用下表2.3.3_4 的关键词表示。表 2.3.3_4 转换波形的数据关键词必选项功能描述Ramp是基本的速率信息，以dv/dt 的形式给出。Rising Waveform否实际的上升沿（由低到高）波形，以V/T 的形式给出。Falling Waveform否实际的下降沿（由高到低）波形，以V/T 的形式给出。即使使用了关键词Rising Waveform 和Falling Waveform ，关键词 Ramp 仍然需要使用。这是因为Ramp是用来表示输出晶体管由逻辑低变为逻辑高所需要的时间。dv 作为 Ramp 的一部分数据，代表的是电压范围的 20到 80的数值。 Ramp rate所代表的意义由下面的公式可以清楚的表示出来。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - 3 用 IBIS 模型数据验证模型图 3.1_1 Pulldown 数据没有经过原点前面的内容是针对创建一个IBIS 模型所需要的一些步骤做了一个详尽的说明。那么当们完成了IBIS 的创建工作以后，需要对IBIS 模型的一些数据进行验证。在验证数据之前，首先将一些常见的IBIS 模型的错误做一个说明。3.1 常见的错误在我们对数据校错前，通过软件可以比较直观的看到一些常见的错误信息。下面就具体的错误信息分别说明。错误 1：曲线没有过原点。V/I 曲线应该过原点。即零电压对应零电流的参数。如图3.1.1_1 所示的 Pulldown 曲线没有经过原点。该图显示了 V/I 曲线在 0 电流时，对应的电压值约为0.3V。在一般的情况下 ，0 电压对应着 0 电流的数据。所以由该图可以很直观的得出该IBIS 模型的 Pulldown 数据是错误的。图 3.1_2 Pullup 的数据表示错误。错误 2：数据的表示出现错误。根据波形查看数据的表示是否有错。因为Pullup 和 POWER Clamp 的参考电压是电源；而Pulldown和 GND 的参考电压则是Ground。所以对于 Pullup 和 Pulldown 的曲线大体的走势是截然相反的。所以我们可以由波形的走势可以清楚的看出数据的表示是否出现了错误。如图3.1_2 的波形显示的数据是Pullup 的数据，很显然这个数据的表示是错误的。因为我们知道Pullup 的波形的走势和图上的波形是刚好是相反的走势。图 3.1_3 波形上的噪声数据错误 3：噪声的干扰。由于噪声或者是人为的因素造成的一些数据的错误在波形可以反映出来。这些错误数据的表现形式就是使得转换波形不再是“干净的”波形，而是出现了一些过冲和下冲的波形。如图 3.1_3 所示，显示的是上升沿的转换波形。工具本身可以看到在500ps 和 1.75ns 时出现噪声的数据。使得原来的波形出现了Ringing 现象。还有一些较为明显的错误。例如有些错误提示信息：WARNING (line 56) - Typ value is not in between min and max。该信息代表了参数的典型值没有在最大值和最小值之间。WARNING (line 465) - Pulldown Typical data is non-monotonic。该信息代表了Pulldown 数据不是非单调的。判断一个数据的是否为单调的依据下面的8 个规则。电压轴的电压值增加的时候，电流轴的电流值是增加或者是保持不变。电压轴的电压值减小的时候，电流轴的电流值是减小或者是保持不变。电压轴的电压值增加的时候，电流轴的电流值是减小或者是保持不变。电压轴的电压值减小的时候，电流轴的电流值是减小或者是保持不变。电流轴的电流值增加的时候，电压轴的电压值是增加或者是保持不变。电流轴的电流值减小的时候，电压轴的电压值是增加或者是保持不变。电流轴的电流值增加的时候，电压轴的电压值是减小或者是保持不变。电流轴的电流值减小的时候，电压轴的电压值是减小或者是保持不变。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 3.2 IBIS 模型的数据验证以上的内容就IBIS 模型中一些常见的错误波形及错误信息提示做了一个简要的讨论。下面就IBIS 模型的数据校验做一个叙述。3.2.1 Pullup 、Pulldown特性Pullup、Pulldown 的特性描述了输出或者是I/O Bufer 在输出为高电平或低电平时的I/V 曲线。它描述了器件驱动能力的大小。同时也是IBIS 模型 5 个要素（ Pullup、Pulldown、POWER Clamp 、GND Clamp以及转换速率Ramp rate）之一。对仿真波形有着很重要的影响。3.2.2 上升和下降的速度（ Ramp rate ）上升和下降速度包含了输出或者I/O Buffer 的上升沿和下降沿的速率信息，用dv/dt 表示。用子参数dv/dt_r表示上升沿的速率信息；dv/dt_f 表示下降沿的速率信息；R_load 表示在测量上升沿或者是下降沿波形所接的负载电阻的大小。在IBIS 模型的规范中规定：如果使用的负载电阻不是标准的50 欧姆，那么 R_load 子参数必须要标明。在测量上升沿时，R_load 接地，测量下降沿的速率时，R_load 要接电源 VCC。波形的转换时间的用下面的方式：上升沿的时间表示波形从20到 80摆幅所需要的时间；同样对于下降沿的时间表示波形由 80到 20摆幅所需要的时间。3.2.3 上下拉特性和 Ramp rate 的关系上升速率特性中的dv_r 与上拉特性的关系。由前面的内容可以知道，将R_load 接地。用 dv_r 表示逻辑电平状态（由低到高） 转换的 20到 80的摆幅大小 。波形的跳变对应着Buffer 由下拉变为上拉的过渡过程。而稳定的高电平则对应上拉特性。故摆幅 V_lh dv_r/0.6。因输出通过 R_load 接 0V，当输出为低电平时，波形的低电平V_l 约为 0V，波形的高电平V_h=V_l+V_lh = V_lh =dv_r/0.6