[发明专利]基于PDN与通道协同分析法的时域分析方法

摘要

本发明公开一种基于PDN与通道协同分析法的时域分析方法，用于判断实际的设计是否符合要求。其实现步骤是：(1)搭建全链路电路仿真模型；(2)仿真获得电源噪声；(3)获得通道部分上升边响应和下降边响应数据；(4)获得电源噪声的概率分布；(5)确定上升边响应和下降边响应的起点；(6)求受害线码间干扰的概率分布；(7)求进攻线上升边和下降边向量；(8)求进攻线对受害线串扰的概率分布；(9)求解通道部分的概率分布；(10)求解全链路的概率分布；(11)求解全链路的误码率。本发明可以精确得到有电源噪声影响时高速系统的误码率眼图。

主权项

1.一种基于PDN与通道协同分析法的时域分析方法，具体步骤如下：(1)搭建全链路电路仿真模型：(1a)将并行高速链路系统中的电路参数，赋给通用模拟电路仿真器SPICE模型中对应的参数，共建立16条数据线通路，得到通用模拟电路仿真器SPICE模型；(1b)将实际的电源分配网络PDN的平面尺寸、平面间距、介质的介电常数赋值给三维高速电路仿真软件建立的电源分配网络PDN对应的参数，稳压源模块VRM用1.22v的直流电压源代替，得到电源分配网络PDN模型；(1c)将电源分配网络PDN模型的输出端与通用模拟电路仿真器SPICE模型中的驱动器供电端相连，得到全链路电路仿真模型；(2)仿真获得电源噪声：(2a)将通用模拟电路仿真器SPICE的仿真频率设置为1066MHz，采样间隔设置为5ps；(2b)用伪随机码激励全链路电路仿真模型，获取电源分配网络PDN输出端的电压信号，将该电压信号作为同时开关噪声SSN；(2c)断开电源分配网络PDN模型的输出端与通用模拟电路仿真器SPICE模型中的驱动器供电端之间的连接；(2d)将读入通用模拟电路仿真器SPICE的同时开关噪声SSN的波形作为电压源，将该电压源与通用模拟电路仿真器SPICE模型中的驱动器供电端相连，得到电源噪声等效仿真模型；(2e)在电源噪声等效仿真模型中的任意一条数据线驱动器前加0激励，仿真后获取该数据线接收端的电压信号，将该电压信号作为电源噪声；(3)获得通道部分上升边响应和下降边响应数据：(3a)断开电源分配网络模型的输出端与通用模拟电路仿真器SPICE模型中的驱动器供电端之间的连接，将1.14v的直流电压源接入通用模拟电路仿真器SPICE模型中的驱动器供电端，得到通道电路仿真模型；(3b)将通用模拟电路仿真器SPICE的仿真频率设置为1066MHz，采样间隔设置为5ps；(3c)将通道电路仿真模型中第8条数据线作为受害线，在受害线驱动器前端加码型00000001111激励并仿真后，在受害线接收器输入端获得受害线上升边响应，在其余数据线接收器输入端获得进攻线上升边响应；(3d)在受害线驱动器前端加码型11111110000激励并仿真后，在受害线接收器输入端获得受害线下降边响应，在其余数据线接收器输入端获得进攻线下降边响应；(4)获得电源噪声的概率分布：(4a)将步骤(2e)获得的电源噪声读到数据处理软件中，以离散数组的形式保存；(4b)找出电源噪声离散数组中的最大值和最小值，在最小值到最大值之间均匀地插入1000个小区间；(4c)按照下式，计算每个小区间所有电压值对应的概率值：其中，P_t表示第t个区间所有电压值对应的概率值，n_t表示第t个区间内电压值的个数为n，N表示电源噪声离散数组中电压值的总数；(4d)将每个区间电压值对应的概率值与该区间的电压中值组成一个二维数组，将该二维数组作为电源噪声的概率分布；(5)确定上升边响应和下降边响应的起点：(5a)用受害线上升边响应中每一个电压值减去受害线上升边响应数据中最后一个电压值，得到上升边向量，给上升边向量末尾加一个位宽的0，作为拓展上升边向量；(5b)用受害线下降边响应中每一个电压值减去受害线下降边响应数据中最后一个电压值，得到下降边向量，给下降边向量前端加一个位宽的0，作为拓展下降边向量；(5c)将拓展上升边向量和拓展下降边向量逐点对应相加后，从中找出最大值；(5d)依次计算最大值左右相邻一个位宽的两个电压值的差值，从中找出差值最小的两个电压值，将这两个电压值对应序号的中间序号，向前推93个序号，作为上升边响应和下降边响应的起点；(6)求受害线码间干扰的概率分布：(6a)按照下式，将上升边向量和下降边向量分别左右翻转：VR{i}(m)＝VR{i}(N‑m)VF{i}(m)＝VF{i}(N‑m)其中，VR{i}(m)表示受害线上升边向量按位宽划分后，第m位内第i个电压值，VF{i}(m)表示受害线下降边向量按位宽划分后，第m位内第i个电压值，i＝1,2,3...,93，表示一个位宽内采样电压值的次序，m＝1,2,3,…,N，N表示受害线上升边向量位宽总数；(6b)按照格子法，计算采样电压值的概率分布；(6c)判断是否计算完第93个采样电压值对应的概率分布，若是，则执行步骤(6d)，否则，执行步骤(6b)；(6d)将得到的93个电压值对应的概率分布，作为受害线码间干扰的概率分布；(7)求进攻线上升边和下降边向量：(7a)用进攻线上升边响应中每一个电压值分别减去该响应的最后一个电压值，得到进攻线的上升边向量；(7b)用进攻线下降边响应中每一个电压值分别减去该响应最后一个电压值，得到进攻线的下降边向量；(8)求进攻线对受害线串扰的概率分布：(8a)按照下式，将每条进攻线上升边向量和下降边向量分别左右翻转：AR_k{i}(m)＝AR_k{i}(N‑m)AF_k{i}(m)＝AF_k{i}(N‑m)其中，AR_k{i}(m)表示第k条进攻线上升边向量按位宽划分后，第m位内第i个电压值，AF_k{i}(m)表示第k条进攻线下降边向量按位宽划分后，第m位内第i个电压值，k＝1,2,3,...,15，表示进攻线次序，i＝1,2,3,...,93，表示一个位宽内采样电压值的次序，m＝1,2,3,…,N，N表示进攻线上升边向量总的位宽个数；(8b)选取未计算串扰概率分布的进攻线的上升边向量和下降边向量；(8c)按照格子法，计算采样电压值的概率分布；(8d)判断是否计算完第93个采样电压值对应的概率分布，若是，执行步骤(8e)，否则，执行步骤(8c)；(8e)将得到的93个电压值对应的概率分布作为该进攻线对受害线串扰的概率分布；(8f)判断是否计算完15条进攻线对受害线串扰的概率分布，若是，则执行步骤(9)，否则，执行步骤(8b)；(9)求解通道部分的概率分布：(9a)按照下式，计算15条进攻线对受害线串扰总的概率分布：其中，CCI_all表示15条进攻线对受害线串扰总的概率分布，CCI_j表示第j条进攻线对受害线串扰的概率分布，j＝1,2,3,...,15，表示卷积操作；(9b)将15条进攻线对受害线串扰总的概率分布与步骤(6d)所得到的第N位为0的受害线码间干扰的概率分布进行卷积，得到通道低电平噪声的概率分布；(9c)将通道低电平噪声的概率分布中所有的电压值加上受害线下降边响应最后一个电压值，将结果作为左“0”的概率分布，其中N表示受害线上升边向量总的位宽个数；(9d)将15条进攻线总的概率分布与步骤(6d)所得到的第N位为1的受害线码间干扰的概率分布卷积，得到通道高电平噪声的概率分布；(9e)将通道高电平噪声的概率分布中所有的电压值加上受害线上升边响应最后一个电压值，作为左“1”的概率分布；(9f)将受害线下降边的概率分布与15条进攻线总的概率分布卷积，得到通道下降边的概率分布；(9g)将通道下降边的概率分布中所有的电压值加上受害线下降边稳定后的值，作为右“0”的概率分布；(9h)将受害线上升边的概率分布与15条进攻线总的概率分布卷积，得到通道上升边的概率分布；(9i)将通道上升边的概率分布中所有的电压值加上受害线上升边稳定后的值，作为右“1”的概率分布；(9j)将左“0”的概率分布、左“1”的概率分布、右“0”的概率分布、右“1”的概率分布组成通道部分的概率分布；(10)求解全链路的概率分布：(10a)用电源噪声的概率分布分别与通道部分中左“0”的概率分布、左“1”的概率分布、右“0”的概率分布、右“1”的概率分布进行卷积；(10b)将四个卷积结果中相同电压值对应的概率值相加，作为全链路的左“0”、左“1”、右“0”和右“1”的概率分布；(11)求解全链路的误码率：(11a)找出左“0”、左“1”、右“0”和右“1”的概率分布中电压值的最小值和最大值，从最小值到最大值之间每隔0.1mv设置一个参考电压；(11b)按照下式，计算每一个参考电压下全链路的误码率：BER_s＝0.5P(V_out＜V_REF(s)|b_u＝1)+0.5P(V_out＞V_REF(s)|b_u＝0)其中，BER_s表示第s个参考电压下全链路的误码率，P(V_out＜V_REF(s)|b_u＝1)表示在b_u为1时，V_out小于V_REF(s)的概率，V_out表示左“0”、左“1”、右“0”和右“1”的概率分布中的电压值，V_REF(s)表示第s个参考电压值，b_u表示第u位的数字状态，b_u的取值为0或者1，u＝1,2,3,…,N，N表示受害线上升边向量的位宽总数；(11c)将所有参考电压下全链路的误码率合成全链路的误码率。