Simulation schneller Signale
IBIS AMI oder SPICE – was eignet sich besser?
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Modellierung mit IBIS
Anfang der 1980er Jahre gab der Chiphersteller Intel Einzelheiten der Input/output Buffer Information Specification (IBIS) als eine Möglichkeit heraus, Leiterplattensysteme ohne Offenlegen proprietärer Informationen zu simulieren und auch die Dauer der Simulationen zu reduzieren. IBIS-Modelle sind verhaltensbezogen, sie definieren also das Verhalten der analogen Schaltungen eines Puffers, ohne die tatsächliche Implementierung der Schaltung preiszugeben. Anbieter, also die Hersteller von ICs und EDA-Tools sowie Systemingenieure, haben damit die Möglichkeit, für den Menschen lesbare Informationen über digitale Bausteine für analoge Simulationen von Verbindungen auszutauschen.
IBIS-Modelle nutzen I-V-Tabellen zum Definieren der Eigenschaften des Ausgangstreibers eines Puffers, V-t-Tabellen zur Beschreibung der Änderungsrate des Ausgangs sowie Kapazitätsinformationen zum Simulieren der Impedanz des Treibers. Wenn diese Informationen mit den temperatur-, spannungs- und prozessbedingten Änderungen angegeben sind, lässt sich das Verhalten eines Puffers sehr präzise simulieren. Derartige Modelle bewähren sich äußerst gut bei einfachen Treibern oder Puffern und sind in der Lage, Best-Case-, Worst-Case- und typische Szenarien zu simulieren. IBIS-Modelle enthalten darüber hinaus die parasitären Kapazitäten und Induktivitäten des Gehäuses, sodass die Fähigkeit zum Simulieren gleichzeitig schaltender Ausgänge gegeben ist.
Allerdings konnten die einfachen IBIS-Modelle bis Version 4.0 anspruchsvolle Treiber mit komplexem Ausgangsverhalten (z. B. selbstabstimmende Abschlüsse) nicht simulieren. Eine Erweiterung wurde in v4.1 und v4.2 vorgenommen. Das dabei angewandte Hybridkonzept behielt alle positiven Eigenschaften von IBIS (z.B. Pin-Listen, Gehäuseinformationen, Signalnamen, Eingangsschwellen und Ausgangsverzögerungen) bei, während die Puffer-Definition durch eine anspruchsvollere analoge sowie eine optionale digitale HDL-Beschreibung ersetzt wurde.
IBIS wird weiterentwickelt
In IBIS 5.0 wurde dieses Konzept noch weiter ausgebaut, was zur Einbindung einer als Algorithmic Modeling Interface (AMI) bezeichneten Technologie führte. Hiermit ist jetzt die Modellierung von Treibern mit De-Emphasis oder Pre-Emphasis und sogar von Empfängern möglich, die Kanalverluste mit einer Equalizer-Funktion kompensieren. Erreicht wird dies, indem man dem Modell über ein Application Programming Interface (API) kompilierten Code in Form einer DLL hinzufügt, um das erweiterte Verhalten zu beschreiben.
Angesichts der fortschrittlichen Verarbeitungsfunktionen von modernen Puffer-Repeater-Kombinationen, Re-Timern und Serializer/Deserializer-Komponenten (SerDes) unterstützt diese Ergänzung nunmehr auch ausgefeilte Signalintegritäts-Simulationen komplexer Systeme. Dies ist unerlässlich, wenn die Übertragungsraten – wie beispielsweise bei PCI Express und 10-GBis/s-Ethernet – Werte von 8 GBit/s erreichen oder gar übersteigen.
IBIS-AMI-Modelle unterstützen Simulationen mit impulsförmigen und kontinuierlichen Signalen und lassen sich miteinander kombinieren, um einen kompletten Kanal mit Sender (Tx) und Empfänger (Rx) zu simulieren. Im Impulsantwort-Modus werden die Impulsdaten an das Modell gegeben, das daraufhin seine Verarbeitungsfunktionen (z.B. Pre-Emphasis) auf die Daten anwendet und die solcherart modifizierten Daten an den Simulator zurückgibt. Diese Daten lassen sich nutzen, um lange Datensequenzen statistisch zu simulieren, um Augendiagramme oder Badewannenkurven zu erzeugen und um BER-Informationen zu extrapolieren.
Jobangebote+ passend zum Thema
- IBIS AMI oder SPICE – was eignet sich besser?
- Modellierung mit IBIS
- Intellectual Property bleibt bei IBIS geschützt
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Mixed-Signal-ICs
Digitale Features in schnellen D/A-Wandlern
Zufälliger Jitter und Phasenrauschen
Zwei ungeliebte Geschwister
