【PSPICE】千兆RGMII 仿真

1. 简介

在这个技术飞速发展的数字时代背后，电子制造商源源不断地开发行业所需的基本元器件和工具，全力支持这一数字化发展进程。对于仿真而言，这意味着电路板开始开发后，设计人员可以在系统设计验证阶段通过仿真模型来确保其功能设计符合预期。在制造前测试设计时，SPICE和IBIS模型是常用的两种仿真模型。这两种模型本质上都是行为模型，但对于仿真中何时使用某种模型，根据具体情况有不同的建议。

1. IBIS模型简介

IBIS（Input/Output Buffer Informational Specifation）是用来描述 IC 器件的输入、输出行为特性的文件。在IBIS模型里包含的核心内容就是在给定负载情况下得到的几条I/V和V/T曲线，有了这几条曲线就可以描述IO buffer的行为特性。需要我们注意的是，IBIS 模型并不提供 IC 器件的功能信息、逻辑信息、输入到输出的时间延迟等信息。也就是说，对于器件厂商而言 IBIS模型不会泄漏器件的内部逻辑电路的结构。

1.IBIS的头文件：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。

2.器件和管脚信息：关于器件的封装电气特性和管脚与Buffer模型的映像关系。可以使用关键词 [Package]和[Pin]描述。

3.model的子参数：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）。

4、工作电压和温度：为衡量模型的温度特性以及在高低温情况下、不同工艺的极限情况，不同buffer对应不同温度、电压条件。

5、I/V数据：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。

6、转换波形的数据：描述了IO buffer在特定负载情况下输出的波形的边沿变化率和上升、下降沿。

1. SPICE模型简介

SPICE是Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis（以集成电路为重点的仿真程序）的首字母缩写。它是一种通用电路仿真器，采用文本网表描述电路元件（晶体管、电阻和电容）及其连接，并使用节点分析将其转换为数学方程进行求解。相对而言，SPICE模型是一种基于文本的行为模型，SPICE仿真器使用这种模型通过数学运算预测器件在不同条件下的行为。

1. PSpice 仿真高速信号

     模拟：以RCAR V4H平台千兆RGMII 仿真为例，0.5ns上升沿时间，两段传输线长度469mil & 1108mil，串联电阻22 ohm；

   1.   建立模型：

      1.     模型框架大致由以下几个部分组成：

      

   1.   发送部分：

   1.   

   2. V4H特性阻抗，打开ibs模型，找到相应输出IV曲线：

     使用V/I可以得到相应发送端内阻，范围大致为33-50 ohm，可以取noamal值40.8 ohm；

   1.   寄生参数通过ibs驱动模型参数得到：

     按此建立模型：

   1.   接收端建立模型同理：

     传输线特性阻抗按50 ohm控制，传输线长度可以转换传输延迟，传输速度按5.2mil/ps,建立模型得到：

     得到总的模型：

   1.   仿真测试波形：

      1.     R14（40.8ohm）+R22串阻(22 ohm)情况：

          Trise（10%-90%）=0.533ns

      1.     40.8ohm+串阻10 ohm情况：

          Trise=0.433ns

      1.     40.8ohm+串阻1 ohm情况：

          Trise=0.375ns

      1.      实测波形对比：

         1.       串阻22 ohm情况：

         1. Trise=1.08ns

      1.      串阻10 ohm情况：

          Trise=0.78ns

      1.      串阻1 ohm情况：

          Trise=0.54ns

      1.      实测和仿真对比数据：

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      	40.8+22	40.8+10	40.8+1
      仿真（ns）
      实测（ns）

   2. 1.      内阻调整影响：

      1.      增大内阻：

          经过比较，上升沿时间基本一致，波形还是有点差异，目前判断是发送端内阻需调整；

          调整到46 ohm+22ohm，得到以下波形：--->与实测非常接近；

          Trise=0.69ns；

          46 ohm+10ohm，得到以下波形：

          Trise=0.467ns；

          46 ohm+1 ohm，得到以下波形：

          Trise=0.408ns；

	40.8+22	40.8+10	40.8+1
仿真（ns）
实测（ns）
	46+22	46+10	46+1