IBIS模型详解中文版

载目录?1绪论 1 32.1.1基本的概念 3 息 8 ?3用IBIS模型数据验证模 0S 3.2.2上升和下降的速度(Ramprate) 12 IBIS..............................12载§1绪论1.1IBIS模型的介绍IBIS(Input/OutputBufferInformationalSpecifation)是用来描述IC器件的输入、输出和I/OBufferPCB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r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时间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的输入电容载息用以下的关键词描述：[IBISVer]IBIS的版本号,ufacturer2.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。IS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”1.2IBIS的创建，获取器件本身的相关信息(如封装形式，封装参数等)。4数据的验证。§2IBIS模型的创建2.1准备工作载2.1.1基本的概念式以及工作电压、器件工作的温度、I/OBuffer是否工作在多电源情况以及钳位二极管(静电保护)的参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(DieCapacitance)的概念，器件的电容和引线电容是不同的两ferIC是单一类型的Buffer。器件的Buffer的作用是提高器件的驱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。3类根据不同的输出电容和封装参数再分为不同的组。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数据列表的信息创建者需要以下的信息：IBISSpecification：IBIS的说明信息(如IBIS的版本号)。BufferSchematics：器件的Buffer的类型(如标准的CMOS推拉电路、漏极开路等)。ClampDiodeandPullupreferences：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。载erDieCapacitance：器件的电容。这是由盘垫看进去的电容(C_comp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终获得一个比较合理的IBIS数据模型。2.2.2确定I/V数据阻状态。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/OBuffer的典型的仿真示意图可以用图2.2.2表示。被测器件是一rIV实例IBIS示意图DUTDeviceUnderTest如图2.2.2所示所有的测量数据都是由OutputNode (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间(上升沿和下降沿的波形)。框图5则为从输出看到的pad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IOBufferIOstateableBufferIV性，。其相载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2.2.2－1所示。表2.2.2－1I/O线p输出状态为低时的Pulldown曲线注于GND的电压值在输出电压的数值大于V的电压值时Pulldown态的模式，所以电源和lampPulldownRClampPulldownV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IV限制还需要进一步扩展。VIOBuffer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)，所以减小载我们之所以对Pullup和POWERClamp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ate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，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。低阻抗的探针。例如FET探针。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。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)，在使用曲线跟踪器要获取Pullup和POWERClamp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GND描方式。载测量上升/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 (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1[1]。)，不要使用标准的6inch探针地回路。2.3数据的写入和器件的一些基本信息。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；22.3.1IBIS文件的头信息1IBIS文件的头信息表关键词必选项功能描述是否对IBIS模型一些数据的解释[FileName]是文件名称。否te否文件的创建日期Source是通过测量得出的。否器件和文件的具体信息说明。否[Copyright]否文件的版权声明2.3.2器件和管脚的信息表2.3.2管脚的说明信息是是是是否否否是否否是否器器件的封装信息(最小值、典型值以及最大值)。如器件的引脚说明了管脚号、管脚名以及管脚的Buffer类型的之间的对应关差分管脚信息是是否否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，但是大多数的表2.3.3_1参数的说明inlVinh述定义Buffer的类型(输入、输出或者I/O等)。Buffer经说明时，就需要说明器件的工详述。表2.3.3_2电压和温度参数的说明e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：器件工作电压的范围的变动，相应的获取最小、典型和最表2.3.3_3I/V数据的关键词否r否r否Vp否输入或者是输出管脚的Buffer被驱动的电平高于VCC时的I/Vmaveform实际的上升沿(由低到高)波形，以V/T的形式给出。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[RisingWaveform]和[FallingWaveform]，关键词[Ramp]仍然需要使用。这是因为p＝§3用IBIS模型数据验证模型是否否Pulldown据没有经过原点。3.1常见的错误VIV流Pullup据表示错误。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图3.1_3波形上的噪声数据一些较为明显的错误。例如有些错误提示信息：WARNING(line56)-Typvalueisnotinbetweenminandmax。该信息代表了参数的典型值没有在WARNINGlin