IBIS模型詳解中文版

1、目 錄1 緒論.1 1.1 IBIS模型的介紹. 11.2 IBIS的創(chuàng)建. 32 IBIS模型的創(chuàng)建. 32.1 準(zhǔn)備工作. 32.1.1 基本的概念.32.1.2 數(shù)據(jù)列表的信息. 42.2 數(shù)據(jù)的提取. 42.2.1 利用Spice模型. 42.2.2 確定I/V數(shù)據(jù). 42.2.3 邊緣速率或者是V/T波形的數(shù)據(jù)的測(cè)量. 72.2.4 試驗(yàn)測(cè)量獲取I/V和轉(zhuǎn)換信息的數(shù)據(jù). 72.3 數(shù)據(jù)的寫(xiě)入. 82.3.1 IBS文件的頭I信息. 82.3.2 器件和管腳的信息. 82.3.3 關(guān)鍵詞Model的使用. 93 用IBIS模型數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型. 103.1 常見(jiàn)的錯(cuò)誤. 103.2 IBI

2、S模型的數(shù)據(jù)驗(yàn)證. 123.2.1 Pullup、Pulldown特性. 123.2.2 上升和下降的速度（Ramp rate）. 123.2.3 上下拉特性和Ramp rate的關(guān)系. 123.3 用IBIS模型數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型參數(shù)的實(shí)例. 121 緒論1.1 IBIS模型的介紹IBIS（Input/Output Buffer Informational Specifation）是用來(lái)描述IC器件的輸入、輸出和I/OBuffer行為特性的文件，并且用來(lái)模擬Buffer和板上電路系統(tǒng)的相互作用。在IBIS模型里核心的內(nèi)容就是Buffer的模型，因?yàn)檫@些Buffer產(chǎn)生一些模擬的波形，從而仿真器利用

3、這些波形，仿真?zhèn)鬏斁€的影響和一些高速現(xiàn)象（如串?dāng)_，EMI等。）。具體而言IBIS描述了一個(gè)Buffer的輸入和輸出阻抗（通過(guò)I/V曲線的形式）、上升和下降時(shí)間以及對(duì)于不同情況下的上拉和下拉，那么工程人員可以利用這個(gè)模型對(duì)PCB板上的電路系統(tǒng)進(jìn)行SI、串?dāng)_、EMC以及時(shí)序的分析。IBIS模型中包含的是一些可讀的ASCII格式的列表數(shù)據(jù)。IBIS有特定的語(yǔ)法和書(shū)寫(xiě)格式。IBIS模型中還包括一些電氣說(shuō)明如V 、V 、V 以及管腳的寄生參數(shù)（如管腳的引線R、L、C）等。有一點(diǎn)需要注意的是IBIS模型并不提供IC器件：功能信息、邏輯信息、輸入到輸出的時(shí)間延遲等。也就是說(shuō)，IBIS模型只是提供了器件的輸入

4、、輸出以及I/O Buffer的行為特性，而不是在IC器件給定不同的輸入，測(cè)量對(duì)應(yīng)不同的輸出波形；而是在描述器件有一個(gè)輸入時(shí)，我們看不同情況下輸出的特性（具體的說(shuō)我們可以在輸出端接一個(gè)電壓源，這樣我們?cè)诖_保器件輸出高電平或者是低電平時(shí)，調(diào)整電壓源的數(shù)值，可以測(cè)出不同的電流，這樣我們就可以在確保輸出管腳輸出某一個(gè)狀態(tài)時(shí)得出一些I/V的數(shù)值，至于電壓源具體的變化范圍后面的內(nèi)容會(huì)涉及到）。所以對(duì)于器件商家而言IBIS模型不會(huì)泄漏器件的內(nèi)部邏輯電路的結(jié)構(gòu)。要實(shí)現(xiàn)上面提到的對(duì)系統(tǒng)的SI和時(shí)序的仿真，那么需要的基本的信息就是Buffer的I/V曲線和轉(zhuǎn)換特性。IBIS模型中Buffer的數(shù)據(jù)信息可以通過(guò)測(cè)

5、量器件得出也可以通過(guò)器件的SPICE 模型轉(zhuǎn)換得到。IBIS是一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，當(dāng)做簡(jiǎn)單的帶負(fù)載仿真時(shí)，比相應(yīng)的全Spice三極管級(jí)模型仿真要節(jié)省1015倍的計(jì)算量。IBIS模型是基于器件的。也就是說(shuō)一個(gè)IBIS模型是對(duì)于整個(gè)器件的管腳而言的，而不是幾個(gè)特殊的輸入、輸出或者是I/O管腳的Buffer。因此，IBIS模型中除了一些器件Buffer的電氣特性，還包括pin-buffer的映射關(guān)系（除了電源、地和沒(méi)有連接的管腳外，每個(gè)管腳都有一個(gè)特定的Buffer），以及器件的封裝參數(shù)。IBIS提供兩條完整的VI曲線分別代表驅(qū)動(dòng)器為高電平和低電平狀態(tài)，以及在確定的轉(zhuǎn)換速度下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)換的曲線。VI曲線的作

6、用在于為IBIS提供保護(hù)二極管、TTL推拉驅(qū)動(dòng)源和射極跟隨輸出等非線性效應(yīng)的建模能力。一般而言，IC器件的輸入、輸出和I/O管腳的Buffer的行為特性是通過(guò)一定的形式描述的。下面分別對(duì)于輸入、輸出和I/O管腳Buffer的表述形式作一個(gè)介紹。對(duì)于一個(gè)輸出或者是I/O管腳的Buffer需要下列的相關(guān)數(shù)據(jù)：l 在輸出為邏輯低時(shí)，輸出管腳Buffer的I/V特性l 在輸出為邏輯高時(shí)，輸出管腳Buffer的I/V特性l 在輸出的電平強(qiáng)制在V 以上和GND以下時(shí)，輸出管腳Buffer 的I/V特性l Buffer由一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)間l Buffer的輸出電容對(duì)于一個(gè)輸入管腳的Buffe

7、r需要以下的數(shù)據(jù)：l 輸入Buffer的I/V曲線（包括電平高于V 或者是低于GND）l Buffer的輸入電容一般情況，IBIS模型包含以下一些信息，IBIS模型的結(jié)構(gòu)如下圖1.1所示。1. 關(guān)于文件本身和器件名字的信息。這些信息用以下的關(guān)鍵詞描述： IBIS Ver IBIS的版本號(hào), File Name 文件的名稱(chēng), File Rev 文件的版本號(hào), Component 器件的名稱(chēng)和 Manufacturer. 器件的制造商。2. 關(guān)于器件的封裝電氣特性和管腳與Buffer模型的映射關(guān)系?？梢允褂藐P(guān)鍵詞 Package 和 Pin 描述。3. 為了表述器件管腳的Buffer所需要的相關(guān)的

8、數(shù)據(jù)信息。關(guān)鍵詞 Model 是用來(lái)表示每個(gè)Buffer的數(shù)據(jù)，具體的內(nèi)容有：Model_type(Buffer的類(lèi)型)、Vinh、Vinl以及C_comp（IC芯片的電容）。在前面的內(nèi)容中提到了Buffer的特性描述，在IBIS模型中需要下面的一些關(guān)鍵詞描述：Pull-up、 Pull-down、GND clamp、Power clamp和 Ramp。當(dāng)然對(duì)于不同的Buffer可能不需要上面的全部的關(guān)鍵詞來(lái)描述。如OC和漏極開(kāi)路電路就不需要Pull-up 關(guān)鍵詞的數(shù)據(jù)信息。圖1.1 IBIS模型的結(jié)構(gòu)圖下面就圖1.1的內(nèi)容作一個(gè)說(shuō)明。在圖的右半部分的內(nèi)容有的是IBIS模型中的關(guān)鍵詞；沒(méi)有方括

9、號(hào)的條目則代表的是子參數(shù)的標(biāo)題。同時(shí)對(duì)于紅顏色的字符“Y”標(biāo)明在IBIS模型中是必選項(xiàng)；而“N”則是標(biāo)明該內(nèi)容在IBIS模型中為任選項(xiàng)。1.2 IBIS的創(chuàng)建創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IBIS模型需要5個(gè)步驟。具體的內(nèi)容如下所示。1 創(chuàng)建模型前的準(zhǔn)備工作。這包括：確定模型的復(fù)雜度、確定器件的工作電壓以及環(huán)境溫度，獲取器件本身的相關(guān)信息（如封裝形式，封裝參數(shù)等）。2 通過(guò)直接測(cè)量或者是仿真的方法得出輸出或者是I/O管腳的I/V曲線的數(shù)據(jù)。3 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入IBIS模型的列表中。4 數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。以上是對(duì)于創(chuàng)建一個(gè)IBI S模型需要步驟的簡(jiǎn)要說(shuō)明，所以下面就每一個(gè)步驟的具體操作做一個(gè)詳細(xì)的介紹。2 IBIS模型的創(chuàng)

10、建2.1 準(zhǔn)備工作2.1.1 基本的概念在創(chuàng)建IBIS模型之前首先是搜集信息。這些信息包括：確定IC器件的Buffer有幾種類(lèi)型、器件的封裝形式以及工作電壓、器件工作的溫度、I/O Buffer是否工作在多電源情況以及鉗位二極管（靜電保護(hù)）的參考電源是否和Buffer相同等。器件的封裝信息有器件管腳的引線參數(shù)（引線電阻R 、引線電感L 、引線電容C ）以及管腳和信號(hào)名的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這里涉及到一個(gè)器件電容C （Die Capacitance）的概念，器件的電容和引線電容是不同的兩個(gè)概念，但是兩者是有關(guān)系的。C C C 眾所周知，一個(gè)IC器件的Buffer類(lèi)型至少有兩種：基本的輸出或者I/O的Buf

11、fer和輸入Buffer。一些復(fù)雜的器件也許有多種類(lèi)型的Buffer。例如時(shí)鐘輸出端的Buffer的驅(qū)動(dòng)能力比較強(qiáng)，相對(duì)而言地址和數(shù)據(jù)線的輸出端的Buffer的驅(qū)動(dòng)能力就差一些，同樣對(duì)于一些不太重要的信號(hào)的輸出端的驅(qū)動(dòng)能力就更低了。現(xiàn)在的趨勢(shì)是在IC器件內(nèi)部使用盡可能少或者是單一類(lèi)型的Buffer。器件的Buffer的作用是提高器件的驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)還起到一個(gè)隔離的作用。如果器件的Buffer是單一的，這樣所有的輸出和I/O信號(hào)的I/V曲線都相同了，這也意味著IBIS模型的簡(jiǎn)化。但是在實(shí)際的操作中，一般不是單一類(lèi)型的，即使是單一類(lèi)型的Buffer，也不是IC所有的輸出和I/O管腳的I/V曲線也是

12、不盡相同的。因?yàn)槊總€(gè)管腳的輸出電容、封裝參數(shù)以及信號(hào)的功能都存在差異。然而我們可以將一些信號(hào)分到一些適當(dāng)?shù)腂uffer類(lèi)型里。具體的操作如下所述。首先是按管腳的類(lèi)型將輸入管腳和輸出或者I/O管腳分開(kāi)。輸入管腳只需要I/V曲線，不需要上升或下降時(shí)間的信息。在這基礎(chǔ)上根據(jù)輸入管腳的輸入電容和封裝參數(shù)加以區(qū)分，將具有相同的輸入電容和封裝參數(shù)的管腳分為一個(gè)集合。對(duì)于輸出和I/O管腳。一般情況下首先是根據(jù)這些信號(hào)的功能分類(lèi)。然后再根據(jù)管腳的輸出電容和封裝參數(shù)分組。例如，對(duì)于一個(gè)微處理芯片的地址信號(hào)線，數(shù)據(jù)信號(hào)線和控制信號(hào)線要分為3類(lèi)，接著將以上的3類(lèi)根據(jù)不同的輸出電容和封裝參數(shù)再分為不同的組。在創(chuàng)建IB

13、IS模型之前，根據(jù)I/O Buffer的特性和結(jié)構(gòu)確定要?jiǎng)?chuàng)建的IBIS模型的版本號(hào)。因?yàn)椴煌陌姹咎?hào)所支持的內(nèi)容是有所區(qū)別的。同時(shí)一個(gè)模型可以代表一個(gè)具體存在的器件，也可以代表一個(gè)典型封裝的器件系列。實(shí)際上IBIS模型提供了3中模式。慢模式（驅(qū)動(dòng)能力最弱，邊緣變換最慢）、典型的模式和快模式（驅(qū)動(dòng)能力最強(qiáng)，邊緣變換最快）。這些工作的模式一般是以下幾種情況所決定：l 硅片的工作環(huán)境。如器件的功率和周?chē)h(huán)境的溫度。l 硅片的操作的限制。l 同步輸出開(kāi)關(guān)的數(shù)量。2.1.2 數(shù)據(jù)列表的信息當(dāng)我們一旦完成了以上工作后，就開(kāi)始需要一些具體的信息來(lái)創(chuàng)建器件的一個(gè)IBIS模型。有些具體的信息對(duì)于器件而言是整體性

14、質(zhì)的，直接填到IBIS文件的列表中；而有些條目則是用來(lái)做仿真的數(shù)據(jù)。一般而言創(chuàng)建者需要以下的信息：l IBIS Specification：IBIS的說(shuō)明信息（如IBIS的版本號(hào)）。l Buffer Schematics：器件的Buffer的類(lèi)型（如標(biāo)準(zhǔn)的CMOS推拉電路、漏極開(kāi)路等）。l Clamp Diode and Pullup references：鉗位二極管和上拉參考電平。對(duì)于一些器件而言鉗位二極管和上拉參考電平可能是不同的（一般是鉗位二極管連接的電平要比上拉參考電平小一些），尤其是多電源供電的器件。l Packaging Information：封裝信息。IBIS模型需要的管腳名和

15、信號(hào)名以及管腳名和Buffer類(lèi)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系列表。l Packaging Electrical：封裝的電氣信息。主要包括器件管腳的封裝信息。如R_pin、L_pin以及C_pin。l Signal Information：決定某些信號(hào)在創(chuàng)建IBIS模型可以忽略。如一些測(cè)試盤(pán)墊或者一些靜態(tài)的控制信號(hào)等可以忽略。l Die Capacitance：器件的電容。這是由盤(pán)墊看進(jìn)去的電容（C_comp參數(shù)）。l VinL and VinH Parameters：一個(gè)完整的IBIS模型的輸入和I/O Buffer的信息應(yīng)該包括VinL 和VinH參數(shù)。2.2 數(shù)據(jù)的提取作完了準(zhǔn)備工作，就需要確定器件所需要

16、的I/V曲線和轉(zhuǎn)換時(shí)間（U/T曲線）數(shù)據(jù)了。對(duì)于輸出和I/O管腳需要I/V曲線和rise/fall 時(shí)間的信息，而對(duì)于輸入管腳 則只需要I/V曲線。2.2.1 利用Spice模型如果我們可以得到有關(guān)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（一個(gè)可以將SPICE模型轉(zhuǎn)換位IBIS模型的軟件）提取有關(guān)Buffer的I/V和V/T的曲線數(shù)據(jù)。在沒(méi)有SPICE模型或者是我們需要自己創(chuàng)建一個(gè)IBIS模型時(shí)，我們可以按照以下的一些方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量和校正，最終獲得一個(gè)比較合理的IBIS數(shù)據(jù)模型。2.2.2 確定I/V數(shù)據(jù)為了確定所需的I/V數(shù)據(jù)，首先要了解Buff

17、er的操作。分析Buffer的類(lèi)型方案并且確定怎樣將Buffer的輸出變?yōu)檫壿嫷?、邏輯高以及高阻狀態(tài)。下面的內(nèi)容將詳細(xì)的做一介紹。仿真的操作。對(duì)于器件的輸出或者是I/O Buffer的典型的仿真示意圖可以用圖2.2.2表示。被測(cè)器件是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的推拉3state Buffer。圖2.2.2 I/V仿真的實(shí)例圖2.2.2_1 IBIS模型的示意圖其中DUT（Device Under Test）是被測(cè)設(shè)備。如圖2.2.2所示所有的測(cè)量數(shù)據(jù)都是由Output Node（盤(pán)墊）處測(cè)得。對(duì)于圖2.2.2_1所示的意義作一個(gè)簡(jiǎn)要的說(shuō)明。框圖1和2代表了標(biāo)準(zhǔn)TTL（BiCMOS或者是CMOS I/O Buff

18、er）上拉和下拉的輸出?？驁D3則是DC的I/V數(shù)據(jù)的獲取，同時(shí)還代表了ESD或者是電壓鉗位。框圖4展示了輸出的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升沿和下降沿的波形）?？驁D5則為從輸出看到的pad和封裝參數(shù)。C_comp電容代表了輸出pad、鉗位二極管和輸入晶體管的總電容。那么對(duì)于封裝參數(shù)則是管腳出線的電容、電感和電阻。那么對(duì)于輸入的管腳只需要框圖3和5就可以了。輸出Buffer和一個(gè)獨(dú)立的電壓源相連。當(dāng)我們激活輸入端時(shí)，就可以使得輸出端得到我們所期望的輸出狀態(tài)（低、高或者是高阻），這樣可以利用DC功能或者是傳遞函數(shù)分析功能掃描電壓源的電壓范圍從V 到2* V 同時(shí)記錄下輸出端的電流值。如果直流分析引起收斂的問(wèn)題（也

19、就是說(shuō)我們使用DC功能測(cè)量AC信號(hào)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題），那么我們需要使用AC或者是使用瞬態(tài)分析功能。電壓源變?yōu)橐粋€(gè)慢的線性變化（100mV/ms）驅(qū)動(dòng)輸出端，同時(shí)記錄輸出端的電壓和電流值，這樣I/U隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)就得出了。 I/O Buffer的數(shù)據(jù)。對(duì)于一個(gè)I/O（3stateable）Buffer需要4個(gè)I/V曲線來(lái)表征其特性，。其相應(yīng)的4個(gè)關(guān)鍵詞分別是：Pullup、Pulldown、GND Clamp以及POWER Clamp。4個(gè)曲線分別是：Pullup晶體管工作（輸出為高電平）、Pulldown晶體管工作（輸出為低電平）還有兩個(gè)輸出為高阻狀態(tài)時(shí)的曲線。輸出狀態(tài)為高時(shí)，得到的數(shù)據(jù)則是形成

20、Pullup的列表；在輸出狀態(tài)為低時(shí)，所得到的數(shù)據(jù)是用來(lái)形成Pulldown列表的數(shù)據(jù)。具體的信息如下表2.2.21所示。表2.2.21 I/O Buffer的特性曲線關(guān)鍵詞特性曲線備注Pullup輸出狀態(tài)為高時(shí)的Pullup曲線Buffer的上拉晶體管導(dǎo)通，電壓范圍為V 到2*V 的數(shù)據(jù)。其中V V V Pulldown輸出狀態(tài)為低時(shí)的Pulldown曲線Buffer的上拉晶體管導(dǎo)通，電壓范圍為V 到2*V 的數(shù)據(jù)。其中V V V GND Clamp輸出為高阻的曲線在輸出電壓的數(shù)值小于GND的電壓值時(shí)的I/V曲線。POWER Clamp輸出為高阻的曲線在輸出電壓的數(shù)值大于V 的電壓值時(shí)I/V

21、的曲線。對(duì)于上述的4個(gè)曲線必須在3中情況下分別測(cè)量：最小工作電壓值、典型的工作電壓值和最大的工作電壓值。所以這意味著我們最終得到的將有12條I/V曲線。 輸出Buffer的數(shù)據(jù)。對(duì)于輸出Buffer只需要2套數(shù)據(jù)曲線就可以了。一個(gè)是Pullup曲線；另一個(gè)就是Pulldown曲線。兩個(gè)曲線的定義和前面的內(nèi)容是一致的。因?yàn)檩敵龉苣_沒(méi)有3態(tài)的模式，所以電源和地的鉗位二極管的兩個(gè)曲線就不需要晶體管的曲線區(qū)分了。對(duì)于漏極開(kāi)路或者是集電極開(kāi)路的器件需要3個(gè)I/V曲線就可以了。3個(gè)曲線分別是：關(guān)鍵詞Pulldown表示的曲線、關(guān)鍵詞GND Clamp以及POWER Clamp。Pulldown的數(shù)據(jù)可以通

22、過(guò)前面講到的方法得出數(shù)據(jù)。對(duì)于GND Clamp和POWER Clamp，可以通過(guò)使得Pulldown晶體管截止，然后掃描輸出端的電壓和電流值。 輸入Buffer的數(shù)據(jù)。當(dāng)我們測(cè)量輸入Buffer的數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以使用同輸出或者I/O Buffer的方法。當(dāng)然我們必須將電壓源放置在輸入端。對(duì)于輸入Buffer只需要POWER Clamp和GND Clamp的I/V數(shù)據(jù)。電壓的范圍。在創(chuàng)建IBIS模型時(shí)，對(duì)于I/V曲線的數(shù)據(jù)取值范圍是如何確定的呢？我們知道器件的輸出管腳的信號(hào)電壓值在0V 之間擺動(dòng)。同時(shí)傳輸線在傳輸信號(hào)時(shí)，由于傳輸線的阻抗可能不匹配，所以會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的反射現(xiàn)象。我們考慮極端的情況：

23、對(duì)于一個(gè)短路的傳輸線的最大的負(fù)反射發(fā)生時(shí)，理論上在傳輸線上看到的電壓為V ；同時(shí)如果對(duì)于一個(gè)開(kāi)路的傳輸線的最大的正反射發(fā)生時(shí)，理論上在傳輸線上看到的電壓值為2*V 。所以我們將電壓的范圍確定為V 到2*V 。然而值得注意的是，如果一個(gè)器件的工作環(huán)境比較特殊下，那么該器件的輸出可能超出該范圍，所以I/V列表的數(shù)據(jù)限制還需要進(jìn)一步擴(kuò)展。例如我們考慮一個(gè)3.3V的I/O Buffer在一個(gè)多電源的系統(tǒng)中工作（3.3V/5V）。該器件的輸出端可以在0到3.3V之間擺動(dòng)，如果該輸出端連接了一個(gè)工作電源為5V的器件，那么可能出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端的輸出電壓超出3.3V。在這種情況下。我們需要將該器件的IBIS模型的電

24、壓范圍由原來(lái)的3.3V到6.6V擴(kuò)展現(xiàn)在的5V到10V。我們知道半導(dǎo)體器件模型也許在整個(gè)電壓的范圍內(nèi)不能被測(cè)量（尤其是在邊緣的電壓值），所以減小電壓的掃描范圍是可以接受的，然后我們利用線性的關(guān)系將數(shù)據(jù)進(jìn)行外插，以達(dá)到我們所需要的電壓范圍。例如，如果我們需要得到一個(gè)5V供電器件的IBIS模型，IBIS的說(shuō)明規(guī)定了電壓的范圍是從5V到10V。我們也許選擇的掃描范圍為2V到7V，然后在已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上外插值，就可以滿足5V到10V的電壓范圍了。我們之所以對(duì)Pullup和POWER Clamp的數(shù)據(jù)被V 減，是因?yàn)楫?dāng)器件的工作電壓變化時(shí)，那么所測(cè)得的數(shù)據(jù)的開(kāi)始和終點(diǎn)會(huì)隨著電壓的變化而變化。上面所

25、涉及到的電壓范圍是對(duì)于器件的典型工作電壓值而定的。因?yàn)槠骷墓ぷ麟妷旱臄?shù)值有一個(gè)浮動(dòng)，那么怎樣處理這種情況下的電壓的范圍的界定呢！下面就這個(gè)問(wèn)題我們用一個(gè)例子說(shuō)明。例如一個(gè)器件的工作電壓為3.3V（典型值）。其工作電壓的的說(shuō)明為：3.3V/10（也就是說(shuō)器件的工作電壓的浮動(dòng)范圍由最小值3V到最大值3.6V）。因?yàn)槠骷墓ぷ麟妷旱牡湫椭禐?.3V，所以IBIS模型中的電壓范圍（在典型的情況下列表中的電壓范圍）為3.3V到6.6V。那么對(duì)于最小的工作電壓情況下，電壓的范圍調(diào)整為：3.6V到6.3V；對(duì)于工作電壓為最大值時(shí)，電壓的范圍調(diào)整為：3V到6.9V。2.2.3 邊緣速率或者是V/T波形的數(shù)據(jù)

26、的測(cè)量提取上升和下降速率的數(shù)據(jù)。如果器件的輸出轉(zhuǎn)換波形（U/T曲線）可以看作是線性的變化，那么可以使用關(guān)鍵詞 Ramp 將U/T曲線的特性描述為上升和下降的速率（dv/dt）。那么關(guān)鍵詞 Ramp的數(shù)據(jù)是通過(guò)下面的步驟仿真得出的。這種情況適用于以下幾個(gè)Buffer：標(biāo)準(zhǔn)的單個(gè)狀態(tài)的Buffer、Push-pull TTL或者是CMOS Buffer等。具體的操作如圖2.2.3所示。圖2.2.3 提取Ramp Rate數(shù)據(jù)的示意圖由圖2.2.3可以知道，在外部接一個(gè)電阻，然后將電阻接V ，就可以得出下降速率的數(shù)據(jù)。如果將電阻接地，那么就可以得出上升速率的數(shù)據(jù)。所用到的電阻值是50歐姆。如果使用的

27、阻抗值50不是歐姆，那么需要在IBIS文件中做一說(shuō)明。提取上升沿和下降沿波形的數(shù)據(jù)。如果器件的輸出轉(zhuǎn)換（兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換）波形具有明顯的非線性，那么就需要 Rising Waveform 和 Falling Waveform 的數(shù)據(jù)來(lái)描述。2.2.4 試驗(yàn)測(cè)量獲取I/V和轉(zhuǎn)換信息的數(shù)據(jù)我們可以通過(guò)測(cè)量具體的IC器件的管腳數(shù)據(jù)來(lái)獲取I/V和上升/下降的數(shù)據(jù)。所用到的試驗(yàn)設(shè)備如下描述：l 可變的電壓源。在輸入電流或者是灌電流時(shí)都能夠提供需要的穩(wěn)定電壓值。l 曲線跟蹤器。l 數(shù)字采樣濾波器，同時(shí)要求示波器的帶寬至少為4GHz。l 低阻抗的探針。例如FET探針。l 一個(gè)模板或者是固定的設(shè)備用來(lái)測(cè)量AC和

28、DC的數(shù)據(jù)。l 如果可能最好是再具有一個(gè)熱電子的冷/熱板（如珀耳帖元件：用來(lái)調(diào)節(jié)溫度），這樣可以控制器件工作的溫度。為了獲取I/V曲線的數(shù)據(jù)，將被測(cè)設(shè)備安裝在DC的固定設(shè)備上，并且將電源和地管腳同電壓源連接。將設(shè)備固定在涂有熱敏的冷/熱板板上，這樣我們就可以控制器件工作的溫度，等器件的溫度穩(wěn)定在我們所期望的溫度值，選擇被測(cè)器件的一個(gè)輸出管腳的輸出為一個(gè)狀態(tài)（高或者是低），在使用曲線跟蹤器獲取輸出管腳的輸出I/V的特性。要獲取Pullup和POWER Clamp相對(duì)于V 的數(shù)據(jù)，需要將跟蹤器的負(fù)參考端和被測(cè)設(shè)備的V 相連，同時(shí)將跟蹤器的跟蹤方式設(shè)為負(fù)的掃描方式。同理，為了獲取Pulldown和G

29、ND Clamp的數(shù)據(jù)，將跟蹤器的負(fù)參考端和被測(cè)設(shè)備的GND相連，并且使用跟蹤器正向掃描方式。值得注意的是，跟蹤器也許不能掃描IBIS說(shuō)明的電壓范圍。在這種情況下，模型創(chuàng)建者必須對(duì)剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行推測(cè)估計(jì)。為了獲得上升/下降時(shí)間的數(shù)據(jù)，需要一個(gè)特定的測(cè)試固定設(shè)備或者是一個(gè)母板用來(lái)安裝被測(cè)設(shè)備。測(cè)量上升/下降時(shí)間需要一個(gè)帶寬不小于4GHz的示波器。考慮器件封裝和容性負(fù)載對(duì)上升/下降時(shí)間測(cè)量的影響，要求使用阻抗非常高的探針，如1pf或者是更小，例如FET探針。探針的地回路應(yīng)該小于0.5inchs（減小地回路地長(zhǎng)度，就可以減小由于地回路所帶來(lái)的電感，減小電感意味著減小了電路的Q值，那么就減小了過(guò)沖的影

30、響 1。），不要使用標(biāo)準(zhǔn)的6inch探針地回路。2.3 數(shù)據(jù)的寫(xiě)入在確定了一個(gè)器件的Buffer的I/V曲線和轉(zhuǎn)換信息的數(shù)據(jù)后，需要將這些數(shù)據(jù)寫(xiě)入IBIS文件中。IBIS文件有一些特定的語(yǔ)法和說(shuō)明。下面的內(nèi)容涉及到怎樣構(gòu)建一個(gè)IBIS文件。一個(gè)IBIS文件包含3個(gè)部分和一個(gè)可選的器件的外部封裝說(shuō)明。那么這3部分的內(nèi)容具體如下。1. 文件本身和器件的一些基本信息。2. 器件的名字；管腳號(hào)、管腳名以及管腳的Buffer類(lèi)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系（對(duì)于POWER、GND和NC管腳不能定義Buffer的類(lèi)型）。3. 對(duì)于器件內(nèi)部的每一個(gè)Buffer的特性描述；2.3.1 IBIS文件的頭信息IBIS文件的第一部分

31、包括了文件本身的一些基本信息。這部分所用到的關(guān)鍵詞有如下2.3.1所示。表2.3.1 IBIS文件的頭信息表關(guān)鍵詞必選項(xiàng)功能描述IBIS Ver是IBIS文件的版本號(hào)Comment char否對(duì)IBIS模型一些數(shù)據(jù)的解釋File Name是文件名稱(chēng)。File Rev否文件的版本號(hào)Date否文件的創(chuàng)建日期Source否文件數(shù)據(jù)的來(lái)源。是通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)，仿真還是通過(guò)測(cè)量得出的。Notes否器件和文件的具體信息說(shuō)明。Disclaimer否一些聲明Copyright否文件的版權(quán)聲明2.3.2 器件和管腳的信息這部分的內(nèi)容可以從器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)中獲取，主要是對(duì)管腳的說(shuō)明。如管腳號(hào)，管腳名和管腳的Buffer

32、類(lèi)型。器件管腳的封裝形式，以及管腳的電氣參數(shù)。具體用到的關(guān)鍵詞如下表2.3.2所示。表2.3.2 管腳的說(shuō)明信息關(guān)鍵詞必選項(xiàng)功能描述Componet是器件的名稱(chēng)Manufacture是器件的制造廠商Package是器件的封裝信息（最小值、典型值以及最大值）。如器件的引腳參數(shù)：電阻、電感以及電容。Pin是說(shuō)明了管腳號(hào)、管腳名以及管腳的Buffer類(lèi)型的之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)對(duì)應(yīng)每個(gè)管腳，都有R_pin、L_pin以及C_pin的最小值、典型值和最大值的說(shuō)明。Pin Mapping否說(shuō)明一些I/O或者是輸出管腳和電源與地相連地信息。Diff Pin否用以描述差分管腳信息2.3.3 關(guān)鍵詞Model的

33、使用關(guān)鍵詞Model是用來(lái)描述一個(gè)特定的Buffer。然而一個(gè)Buffer類(lèi)型的描述可以很復(fù)雜，但是大多數(shù)的Buffer特性的描述只用到少量的參數(shù)和關(guān)鍵詞。參數(shù)的說(shuō)明部分。描述一個(gè)類(lèi)型首先是要具體的說(shuō)明一些基本的參數(shù)。從而仿真器由這些參數(shù)中獲得Buffer的類(lèi)型。還有一些從數(shù)據(jù)手冊(cè)中得到一些關(guān)于Buffer的特性數(shù)據(jù)，仿真器可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的查錯(cuò)。參數(shù)的具體內(nèi)容如下表2.3.3_1所示。表2.3.3_1 參數(shù)的說(shuō)明Model的參數(shù)必選項(xiàng)功能描述Model_Type是定義Buffer的類(lèi)型（輸入、輸出或者I/O等）。Polarity否被Buffer驅(qū)動(dòng)的信號(hào)的極性。Enable否輸出Bu

34、ffer使能信號(hào)的極性。Vinl，Vinh否輸入Buffer的邏輯門(mén)限。C_Comp是Buffer的輸入或者輸出電容。V ，C ，R ，V 否為仿真器提供了Buffer的測(cè)量環(huán)境參數(shù)。IBIS說(shuō)明給出了一個(gè)所有可能類(lèi)型的Buffer的列表。從這些列表中選擇Buffer的類(lèi)型。注意的是，如果一個(gè)輸入或者是I/O類(lèi)型的Buffer則需要說(shuō)明V 和V 參數(shù)或者是驗(yàn)證IBIS的默認(rèn)值是正確的。仿真器可以根據(jù)V 和V 參數(shù)標(biāo)出不符合SI的地方以及執(zhí)行時(shí)序的計(jì)算。此外，所有的輸出或者是I/O管腳應(yīng)包括V ，C ，R 和V 參數(shù)。仿真器利用這些參數(shù)可以進(jìn)行板級(jí)的時(shí)序的計(jì)算。溫度和電壓的關(guān)鍵詞。當(dāng)Buffer

35、的類(lèi)型確定且數(shù)據(jù)手冊(cè)中的參數(shù)已經(jīng)說(shuō)明時(shí)，就需要說(shuō)明器件的工作溫度和電壓范圍了。下表2.3.3_2就溫度和電壓范圍所用到的關(guān)鍵詞做一詳述。表2.3.3_2 電壓和溫度參數(shù)的說(shuō)明關(guān)鍵詞必選項(xiàng)功能描述Temperature Range否器件工作的溫度范圍說(shuō)明。對(duì)應(yīng)的是I/V和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的最小值、典型值和最大值。如果沒(méi)有特別說(shuō)明則默認(rèn)值是：0、50和100 C。Voltage Range是器件工作電壓的范圍的變動(dòng)，相應(yīng)的獲取最小、典型和最大值Pullup和POWER Clamp的數(shù)據(jù)。Pullup ReferencePulldown ReferencePOWER ClampGND Clamp否I/V數(shù)據(jù)

36、部分。在參考電壓確定后，I/V數(shù)據(jù)就可以用下面表2.3.3_3的4個(gè)關(guān)鍵詞填寫(xiě)了。表2.3.3_3 I/V數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞必選項(xiàng)功能描述Pulldown否在輸出或者是I/O的Buffer輸出為邏輯低狀態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)，對(duì)于輸入管腳沒(méi)有該關(guān)鍵詞。Pullup否在輸出或者是I/O的Buffer輸出為邏輯高狀態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)，對(duì)于輸入管腳沒(méi)有該關(guān)鍵詞。GND Clamp否輸入或者是輸出管腳的Buffer被驅(qū)動(dòng)的電平低于GND時(shí)的I/V數(shù)據(jù)。POWER Clamp否輸入或者是輸出管腳的Buffer被驅(qū)動(dòng)的電平高于VCC時(shí)的I/V數(shù)據(jù)。Ramp和轉(zhuǎn)換波形的列表。有關(guān)輸出或者是I/O Buffer的最后的一些信息就

37、是轉(zhuǎn)換波形的數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)可以用下表2.3.3_4的關(guān)鍵詞表示。表2.3.3_4 轉(zhuǎn)換波形的數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞必選項(xiàng)功能描述Ramp是基本的速率信息，以dv/dt的形式給出。Rising Waveform否實(shí)際的上升沿（由低到高）波形，以V/T的形式給出。Falling Waveform否實(shí)際的下降沿（由高到低）波形，以V/T的形式給出。即使使用了關(guān)鍵詞Rising Waveform和Falling Waveform，關(guān)鍵詞Ramp仍然需要使用。這是因?yàn)镽amp是用來(lái)表示輸出晶體管由邏輯低變?yōu)檫壿嫺咚枰臅r(shí)間。dv作為Ramp的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，代表的是電壓范圍的20到80的數(shù)值。Ramp rate所

38、代表的意義由下面的公式可以清楚的表示出來(lái)。 3 用IBIS模型數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型圖3.1_1 Pulldown數(shù)據(jù)沒(méi)有經(jīng)過(guò)原點(diǎn)前面的內(nèi)容是針對(duì)創(chuàng)建一個(gè)IBIS模型所需要的一些步驟做了一個(gè)詳盡的說(shuō)明。那么當(dāng)們完成了IBIS的創(chuàng)建工作以后，需要對(duì)IBIS模型的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。在驗(yàn)證數(shù)據(jù)之前，首先將一些常見(jiàn)的IBIS模型的錯(cuò)誤做一個(gè)說(shuō)明。3.1 常見(jiàn)的錯(cuò)誤在我們對(duì)數(shù)據(jù)校錯(cuò)前，通過(guò)軟件可以比較直觀的看到一些常見(jiàn)的錯(cuò)誤信息。下面就具體的錯(cuò)誤信息分別說(shuō)明。錯(cuò)誤1：曲線沒(méi)有過(guò)原點(diǎn)。V/I曲線應(yīng)該過(guò)原點(diǎn)。即零電壓對(duì)應(yīng)零電流的參數(shù)。如圖3.1.1_1所示的Pulldown曲線沒(méi)有經(jīng)過(guò)原點(diǎn)。該圖顯示了V/I曲線在0電

39、流時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓值約為0.3V。在一般的情況下，0電壓對(duì)應(yīng)著0電流的數(shù)據(jù)。所以由該圖可以很直觀的得出該IBIS模型的Pulldown數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。圖3.1_2 Pullup的數(shù)據(jù)表示錯(cuò)誤。錯(cuò)誤2：數(shù)據(jù)的表示出現(xiàn)錯(cuò)誤。根據(jù)波形查看數(shù)據(jù)的表示是否有錯(cuò)。因?yàn)镻ullup和POWER Clamp的參考電壓是電源；而Pulldown和GND的參考電壓則是Ground。所以對(duì)于Pullup和Pulldown的曲線大體的走勢(shì)是截然相反的。所以我們可以由波形的走勢(shì)可以清楚的看出數(shù)據(jù)的表示是否出現(xiàn)了錯(cuò)誤。如圖3.1_2的波形顯示的數(shù)據(jù)是Pullup的數(shù)據(jù)，很顯然這個(gè)數(shù)據(jù)的表示是錯(cuò)誤的。因?yàn)槲覀冎繮ullup的

40、波形的走勢(shì)和圖上的波形是剛好是相反的走勢(shì)。圖3.1_3 波形上的噪聲數(shù)據(jù)錯(cuò)誤3：噪聲的干擾。由于噪聲或者是人為的因素造成的一些數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤在波形可以反映出來(lái)。這些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式就是使得轉(zhuǎn)換波形不再是“干凈的”波形，而是出現(xiàn)了一些過(guò)沖和下沖的波形。如圖3.1_3所示，顯示的是上升沿的轉(zhuǎn)換波形。工具本身可以看到在500ps和1.75ns時(shí)出現(xiàn)噪聲的數(shù)據(jù)。使得原來(lái)的波形出現(xiàn)了Ringing現(xiàn)象。還有一些較為明顯的錯(cuò)誤。例如有些錯(cuò)誤提示信息：WARNING (line 56) - Typ value is not in between min and max。該信息代表了參數(shù)的典型值沒(méi)有在最大值和最小值之間。WARNING (line 465) - Pulldown Typical data is non-monotonic。該信息代表了Pulldown數(shù)據(jù)不是非單調(diào)的。判斷一個(gè)數(shù)據(jù)的是否為單調(diào)的依據(jù)下面的8個(gè)規(guī)則。l 電壓軸的電壓值增加的時(shí)候，電流軸的電流值是增加或者是保持不變。l 電壓軸的電壓值減小的時(shí)候，電流軸的電流值是減小或者是保持不變。l 電壓軸的電壓值增加的時(shí)候，電流軸的