【转载】Allegro SI 高速信号完整性仿真连载之三（附详细流程）

`【转载】Allegro SI 高速信号完整性仿真连载之二（附详细流程）
前面两节对Allegro SI信号仿真的各项条件进行了介绍，下面将结合具体例子来说明如何来仿真。如图所示一个预布局好的PCB，以下将对PCB中一对差分信号进行仿真，

首先必须进行阻抗控制，器件模型分配，前面已经讲过具体的操作过程，这里不再赘述，接下来我们需要对差分对进行拓扑提取。

1、设置互联模型参数

从Allegro PCB SI GXL窗口选择Analyze---SI/EMI Sim---Preference命令，弹出Analyze Preferences窗口，选择“Interconnect Models”如下图：

   在“Unrouted Interconnect Models”部分，设置“Percent Manhattan”为100，“Default Diff-Impedance”为100ohm，在“Topology Extraction”部分确保选择“Differential Extraction Mode”，如果没有选择，差分对拓扑将仅使用理想传输线模型。为了使用理想的耦合传输线模型，必须选择“Differential Extraction Mode”。

2、提取拓扑

      在“Allegro Constraint Manager”窗口选择“Net”---“Routing”---“Differential Pair”如下图：

选择“DP_LOOPIN”差分对（差分对可以在原理图或者导入PCB之后设置），单击右键，选择“SigXplorer”命令，弹出“SigXplorer PCB SI GXL”窗口，显示了提取的有理想耦合的传输线模型的差分对拓扑，如下图所示：

在窗口的右侧有一个“Parameters”设置表格，为了直观，可以把“tlineDelayMode”的“time”改为“length”。保存拓扑结构。

3、分析差分对网络：

选择“Analyze”---“Preference”选项，弹出“Analyze Preference”窗口，设置“Pulse Stimulus”（记录参数）、“Simulation Parameters”（仿真参数）、“Simulation Modes”（仿真模式）和“Measurement Modes”（测量模式），如下图：

Measurement Cycle：设置仿真器在第几个周期进行参数测量。一般情况下，由于驱动器的瞬态效应，我们对于时钟信号从第三个周期进行测量，对于其它的信号从第一个周期进行测量。
Switching Frequency：开关频率或称为脉冲频率。该值决定了在设置激励源为PULSE 时所使用的频率值，该值我们通常设置时钟的频率。
Duty Cycle：占空比，缺省设置为0.5。
Offset：脉冲偏移量，用来控制主网络驱动器与相邻网络驱动器之间的激励时间差。如果该值为正，则相邻网络驱动器在主网络驱动器之后产生激励。

Fixed Duration：指定仿真的持续时间长度。如果这个值未确定，则仿真器动态的为每一次仿真选择时长。当该值确定时，仿真运行的时间就为该项中所确定的固定时间长度。这项值的大小与波形文件的大小成正比。如果我们需要仿真的是2M 信号，一个周期应该是500ns（τ＝1/f=1/2x106=5x10-7s=500ns），所以我们设成600ns，表示一个周期多一点。
Waveform Resolution：波形分辨率，决定仿真过程中产生波形的采样数据点的多少。使用Default 时，分辨率为传输线长的1/100。通常我们要求分辨率为最短传输线的1/10。
Cutoff Frequency：表明互连线寄生参数提取所适应的频率范围，缺省为0GHz。在对IBIS 的PACKEG等寄生参数进行RLGC 矩阵提取时，为了不考虑频率的影响将截止频率设为0，此时的矩阵不依赖于频率，并且提取速度较快，但精度稍差。当设置了截止频率后，RLGC 矩阵将是综合矩阵，它将基于频率的参数影响，考虑了频率参数影响的RLGC 矩阵具有较高的精度，但提取速度较慢。如果对该值设置，一般建议设置该值不要超过时钟频率的三倍。如果没有特殊要求通常设置为0 即可。
Buffer Delays：缓冲器延时选择。缓冲器延时有两种选择：On-the-fly 和From library。On-the-fly 是根据测试负载的参数计算出Buffer Delay 曲线，From library 是从库中获取。在实际应用时，我们均是通过器件的DATASHEET 查出测试条件由软件自动计算出Buffer Delay 曲线，因此，这项值的内容通常设为On-the-fly。
Save Sweep Cases：当选择时指明保存仿真波形和环境数据。
Simulator：选择仿真器，包括Tlsim 和Hspice 两种，一般选择Tlsim。

Measure Delays At：延时测量的参考点，有两种选择：Input Thresholds（输入门限值）和Vmeas 表示以输出Buffer 的参考电压进行测量的。通常选择Input Thresholds。
Receiver Selection：接收器选择。有两种选择：All（表示所有非驱动的器件都作为接收）和Select One（在仿真开始时它会让你选择其中的一个作为接收源）。根据需要选择，通常选择All。
Custom Simulation：仿真内容。包括：Reflection（反射仿真）、Crosstalk（串扰仿真）和EMI（电磁干扰仿真）。
Report Source Sampling Data：确定是否报告源采样数据。

4、SigXplorer 中的仿真过程：

在发送端IOCell模型的TRISTATE上点击一下，在弹出的下面窗口中选择Pulse选项：

Pulse:表示激励信号为连续脉冲方波，就是时钟源性质的波形，如果选择Pulse，整个界面
中的其他选项是灰的，不允许再选。
Rise:表示激励信号为上升沿。
Fall：表示激励信号为下降沿。
Quiet Hi：表示激励信号为恒高。
Quiet Lo：表示激励信号为恒低。
Custom：表示激励信号由该界面中的参数定制，此时界面中的其它参数将可设定。
Tristate：表示三态。通常接收端设为该状态。
其它组合框只有在Custom状态时可用。一般对于干扰源选择pulse，rise，fall；***扰对象：选择QuiteHi，Quite Lo；接收器选择Tristate。
Terminal Name：表示仿真信号的类型有Data和Enable两种。Data为要仿真的数据信号，Enable为使能信号，当Enable为高时，仿真有效；当为低时，为激励源断开终端时的仿真结果。
Stimulus Type：表示激励类型。
Stimulus Name：取的激励信号名。
Cycle(s)：表示在第几个周期测量数据。
Offset：仿真信号相对于时钟的延时。

该框设置时钟信号的频率(Frequency)、样式(Pattern)和抖动(Jitter)。
在SigXplorer 窗口最底端选择Measurements 标签，点击Reflection 前面的“＋”号打开测量反射参数的列表，在弹出菜单中选择需要测量的反射参数。选择菜单File＝》Save，保存一下拓朴模型。

与反射相关的参数简介：
BufferDelayFall：如图（1）所示。就是BufferDelay 曲线从高电平下降到测量电压值Vmeas 时的延时值。BufferDelay曲线是软件根据模型库中测试负载参数计算得到的，测试负载参数必须根据器件的DATASHEET手册得到，不能使用IBIS模型文件中缺省参数，原因是我们在进行时序分析时器件的各种延时参考数据都是从DATASHEET中得到，而该数据是以DATASHEET 中的测试负载为依据的。

BufferDelayRise：如图（2）所示。就是BufferDelay 曲线从低电平上升到测量电压值时的延时值。

FirstIncidentFall：第一次开关下降时间。
FirstIncidentRise：第一次开关上升时间。
Monotonic：输入波形的单调性检查，如果上升或下降沿中有非单调性现象，则检查结果为False。

MonotonicFall：输入波形上升沿的单调性检查。
MonotonicRise：输入波形下降沿的单调性检查。
NoiseMargin：噪声容限。如图（4）所示。该值在Result中报告的是NoiseMarginHigh和
NoiseMarginLow中的最小值。

NoiseMarginHigh：高电平噪声容限。是从VIH Min 到超过Vin Min 电压后震荡波形的最低点的电压差。
NoiseMarginLow：低电平噪声容限。是从VIL Max 到低于VIL Max 电压后震荡波形的最高点的电压差。
OvershootHigh：高电平过冲。如图（4）所示。以0V为参考点，上升波形的最高点电压值。
OvershootLow：低电平过冲。如图（4）所示。以0V为参考点，下降波形的最低点电压值。
PropDelay：如图（2）所示。它是传输线的传输延时值。
SettleDelay：是SettleDelayFall 和SettleDelayRise 两者的最大值。
SettleDelayFall：如图（1）所示。它是从BufferDelay 下降沿的Vmeas 点开始到接收波形下降曲线
最后一次穿过低电平阈值时的延时值。
SettleDelayRise：如图（2）所示。它是从BufferDelay 上升沿的Vmeas 点开始到接收波形上升曲线最后一次穿过高电平阈值时的延时值。
SwitchDelay：是SwitchDelayFall 和SwitchDelayRise 两者的最小值。
SwitchDelayFall：如图（1）所示。它是从BufferDelay 下降沿的Vmeas 点开始到接收波形下降曲线第一次穿过高电平阈值时的延时值。
SwitchDelayRise：如图（2）所示。它是从BufferDelay 上升沿的Vmeas 点开始到接收波形上升曲线第一次穿过低电平阈值时的延时值。

以上参数中，Monotonic、MonotonicFall、MonotonicRise、NoiseMargin、NoiseMarginHigh、
NoiseMarginLow、OvershootHigh、OvershootLow 与信号完整性有关，其它的与时序仿真有关。

执行“Analyze”---“Simulate”，弹出仿真波形如下：

从“SigWave”菜单中选择“Graph”---“Eye Diagram Mode”命令---波形的眼图如下所示：

5、应用差分对约束：

当以上仿真图形比较理想时，可以将拓扑约束应用到PCB设计。具体方法如下：

在“Constraint Manager”窗口中选择“File”---“Import”---“Electrical Csets”命令，弹出“Import Electrical Csets”窗口，将之前保存的拓扑文件加入。

选择之前的差分对“DIFFLOOPIN”后面的“Referenced Electrical CSet”表格，弹出“Elecreical CSet Reference”对话框，选择之前保存的拓扑约束。
接下来就可以对差分线进行布线了，如果布线违反了约束规则，就会出现DRC错误。

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王栋春 · 2019-11-19 21:26:43

学习借鉴一下感谢楼主分享

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