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硬件工程师必读攻略-如何通过仿真有效提高数模混合设计性

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硬件工程师之路上的8个软件必通绝招!!!

硬件工程师之路上的8个软件必通绝招!!!
8.详细的文档
在激烈的软件开发竞争中关注的焦点很容易就局限在代码的书写和调试而忽略文档的编写。有时迫于压力要求写文档，开发人员通常把文档安排在项目开发的最后的一个环节集中编写。然而给代码写文档应该乘在头脑里面还比较清晰的时候比较关键，这样在后续的开发或者自己阅读注释的时候能很快的回忆起当时的设计思想。
5.中断服务事件保持简练
中断服务事件是中断处理器正在执行的程序，转而去处理触发该中断的外设的请求的一种机制。处理器响应中断请求需要大量的系统开销，具体表现在保存被中断程序的状态（入栈下条指令的段地址、偏移地址和程序状态寄存器，有时还会入栈若干寄存器的值），执行中断服务程序然后恢复中断点继续执行（依次出栈各寄存器），虽然现在的处理器速度非常快但是这种系统开销仍然需要考虑。一般来说，为了避免与主程序冲突程序员总想使中断执行时间减小到最小。这就意味着中断服务事件应该短小简单。不能在中断程序中调用函数。另外，如果中断需要处理的事件特别复杂或者需要花费较长的时间，这个时候中断服务程序应该满足最小的需求，例如将数据载入到缓冲寄存器、设置标志位，而让主程序去处理读入的数据。这样处理器的工作大部分周期都在处理程序而不是中断。
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小老虎
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发表于 2014-12-11 11:09:07 | 只看该作者 回帖奖励
3.避免使用全局变量
在过去的函数式编程中，程序员使用函数编写程序，他们的唯一目标是使程序尽可能快的运行而不考虑程序的结构和重用性。这类程序风格在使用全局变量时不注意变量的作用范围引起其他函数修改的危险性。这样变量会被多次占用和重写。如今面向对象的程序设计中，成员变量被定义在最小的作用范围之内并封装起来避免被重新复值和滥用。所以建议尽量少地使用全局变量，实在需要的话，使用C语言中的关键字“extern”来修饰。

数模混合仿真设计流程详解

数模混合仿真设计流程详解

数模混合仿真设计流程详解1.确定仿真对象与目标：首先确定要仿真的对象是什么，比如电路、通信系统等。

然后确定仿真的目标，比如系统的性能评估、故障模拟等。

2.收集仿真所需的数据：根据仿真对象和目标，收集所需的数据，包括电路元件的参数、信号源的特性等。

3.建立数字模型：根据收集到的数据，建立数字系统的数学模型。

这个模型可以是差分方程、状态空间方程等形式。

还可以使用一些仿真软件来建立模型，比如MATLAB、SPICE等。

4.建立模拟模型：根据仿真对象和目标，建立模拟系统的模型。

这个模型可以是电路图、信号流图等形式。

5. 进行系统级仿真：将数字模型和模拟模型结合起来，进行系统级的仿真。

可以使用专门的混合仿真软件，比如Multisim、PSPICE等。

6.分析仿真结果：对仿真结果进行分析，比如观察系统的响应、性能指标等。

根据分析结果，对系统进行优化或改进。

7.优化系统设计：根据仿真结果，对系统进行优化设计。

可以进行参数调整、电路结构改进等操作。

8.重新进行仿真：在优化设计之后，重新进行仿真，以验证优化效果。

9.验证仿真结果：将仿真结果与实际系统进行验证，比较其一致性。

如果两者一致，则说明仿真模型是可靠的。

10.提出改进方案：如果仿真结果与实际系统存在差异，根据差异提出改进方案，并重新进行仿真与验证。

11.输出仿真报告：根据仿真结果，编写仿真报告，包括仿真目标、仿真方法、仿真结果、分析与改进等内容。

总结起来，数模混合仿真设计流程包括确定仿真对象与目标、收集仿真所需数据、建立数字模型与模拟模型、进行系统级仿真、分析仿真结果、优化系统设计、重新进行仿真、验证仿真结果、提出改进方案和输出仿真报告。

这个流程是一个迭代的过程，需要根据实际情况进行调整和修改。

信号仿真设计

信号仿真设计

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大，信号开关速度更快，因而 SSN 会更严重，对模拟信号的干扰也就越大。
di V L dt
同步开关噪声在时域上表现为幅度较小的随机脉冲，频谱为连续频谱，频谱的幅度不 随频率改变而变化，只与噪声大小有关。 可见，要精确分析电压型的干扰源的影响，必须精确描述出来他们的时域和频域的特 性，才能准确分析。 电源 （VRM） 作为电流型的干扰源， 从直流来讲， 由于滤波电路和铜箔的电阻率，在 PCB 上存在电流分布密度和直流压降，整个压降会影响模拟信号参考电位进而影响模拟电路性 能。从交流来讲，整个电路上有源和无源器件作为电源负载，工作频率不一样，电流大小会 随频率而变化，而即使负载不随频率变化，电源电流输出也是随频率变化而变化的参数。对 这样一种激励和负载都变化且难以描述的传输系统，我们转入考察电源通道的频域 SYZ 参 数，特别是电源阻抗 Z 参数。我们估算出电源系统在工作频率范围内的最大电流，只要确保 电源阻抗足够小，就能保证电源电压波动满足指标要求。例如下图，系统最大负荷电流 2A， 电压 3.3V ，要求电压噪声控制在 5 ％即 0.165V ，那么从电源到负载处的阻抗只要低于 82.5ohm，就能满足系统要求。
硬件工程师必读攻略----如何通过仿真有效提高数模混合设计性能(上) 5 / 20
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Spice V
IBIS I
二、提高数模混合电路性能的关键
在解释了数模混合电路仿真存在的主要困难后，下来我们来讨论如何解决这些困难， 从而仿真预测数模干扰进而解决数模干扰的问题。 首先是干扰源的创建和设置。干扰源分为电压型和电流型的干扰源，电压型干扰源通 常是数字信号本身以及数字电源管脚；电流型干扰源通常是 DC 电源。数字信号通常表现为 周期性的方波脉冲信号， 在信号与系统教程中我们知道， 这类周期信号经傅立叶变换后的频 谱，表现为高幅度的离散谱，这些频谱会随着频率的提高而幅度降低，频谱幅度与信号变化 沿 Tr, Tf 以及占空比都有关系。

实验五 逻辑仿真和数模混合仿真

实验五 逻辑仿真和数模混合仿真

实验五逻辑仿真和数模混合仿真一、实验目的（1）进一步熟悉利用Capture CIS仿真软件绘制电路原理图；（2）掌握利用PSpice A/D软件进行逻辑仿真和数模混合仿真；（3）学习Probe窗口的简单设置。

二、实验原理说明1、逻辑仿真（1）逻辑仿真的基本含义是：根据给定的数字电路拓扑关系以及电路内部数字器件的功能和延迟特性，由计算机软件分析计算整个数字电路的功能和特性。

（2）PSpice中逻辑仿真包括如下功能：(a) 仿真分析数字电路输出与输入之间的逻辑关系。

(b) 仿真分析数字电路的延迟特性。

(c) 对同时包括有模拟元器件和数字单元的电路进行数模混合仿真，同时显示电路内部模拟信号和数字信号波形分析结果。

(d) 最坏情况逻辑仿真。

对实际的IC产品，每个数字单元的延迟时间均有一定的范围。

逻辑仿真时，每个数字单元的延迟时间均取其标称值。

在同时考虑每个数字单元延迟时间的最大/最小极限值的组合时，将构成最坏情况。

针对这种情况进行的逻辑仿真，称之为最坏情况逻辑仿真。

(e) 检查数字电路中是否存在时序异常和竞争冒险现象。

（3）逻辑仿真的基本步骤：(a) 逻辑电路原理图生成。

该阶段包括：新建设计项目、绘制逻辑电路原理图和设置输入激励信号波形。

(b) 逻辑仿真。

该阶段包括：确定分析类型和指定仿真时间、启动逻辑仿真进程。

如果不希望采用默认值，还需要设置任选项参数。

(c) 逻辑仿真结果分析。

该阶段包括：在PSpice A/D的Probe窗口中显示结果波形，分析逻辑仿真功能关系，确定各种延迟参数。

如果出现异常，还应该检查分析异常原因。

2、数模混合仿真数模混合电路是指电路中同时包括数字逻辑单元和各种模拟元器件。

也就是说电路中既包括1和0表示的数字信号，又包括连续变化的模拟信号。

对于数模混合电路，其内部节点可分为模拟型节点、数字型节点和接口型节点三种，其中接口型节点是指同时与逻辑器件和模拟器件相连的节点。

在对数模混合电路进行仿真分析时，关键是如何处理接口型节点，实现数字信号和模拟信号之间的转换。

数模混合仿真设计流程详解

数模混合仿真设计流程详解

数模混合仿真设计流程详解
数模很合仿真可以提高cadence仿真的速度，使用spectreverilog进行仿真。

首先需要安装IUS9.2数字电路的仿真器，verilogXL。

否则不会启动的！！！！！我一开始用的是ic514后来发现我没有安装IUS，同时虚拟机没有空间了，于是我就把IUS装到了ic615上，所以前面的界面是514后边会有615的界面，大同小异。

按照步骤来，我相信大家都会学会的。

1.建立一个设计库：
2.建立一个数字单元functional cell，输入verilog代码
输入代码完成后创建符号图
3.创建模拟电路
5.建立config文件
6.建立spectreverilog模板
进入mix模式，打开simu的config文件后再进入mix模式
ic6151
仿真器改成spectreVerilog
设置数字电路和模拟电路的仿真激励
编辑测试激励语句
设置仿真时长与步长
仿真结果如下
需要注意的是数字和模拟电路的接口电平设置，何为1何为0。

需要在下图所示中设置
输入输出都需要设置，高电平何为1低电平何为0。

一般情况下是默认值，如果默认值不太合适的话，会导致逻辑错误。

所以需要手工设置一下。

这个地方我还没有研究明白，应该会
选择 一下针对CELL或者lib或者pin。

提高数控加工仿真速度和效果的关键技术

提高数控加工仿真速度和效果的关键技术

提高数控加工仿真速度和效果的关键技术数控加工仿真是制造业中非常重要的一环，它能够帮助工程师们在设计和制造产品时提前发现潜在的问题，并对加工路径进行优化，从而提高生产效率和质量。

由于数控加工仿真涉及到大量的计算和数据处理，因此速度和效果往往成为制约其应用的关键技术。

本文将从几个关键技术的角度来探讨如何提高数控加工仿真的速度和效果。

一、建模和刀轨生成算法的优化数控加工仿真的速度和效果与建模和刀轨生成算法密切相关。

在进行数控加工仿真时，首先需要对待加工零件进行建模，然后生成零件的切削刀具轨迹。

建模和刀轨生成算法的优化对于加快仿真速度至关重要。

在建模方面，传统的零件建模方法往往需要大量的计算资源和时间，而对于一些复杂的曲面零件，传统的建模方法更是难以满足实时仿真的需求。

研究人员提出了一些基于参数化建模和特征识别的方法，通过提取零件的特征来简化建模过程，从而减少建模的时间和计算量，并且方便进行后续的刀轨生成和碰撞检测。

刀轨生成算法的优化也是提高数控加工仿真速度和效果的关键技术之一。

在传统的刀轨生成算法中，往往会出现切削路径不连续、碰撞检测困难等问题，导致仿真时间过长和结果不精确。

研究人员不断探索新的刀轨生成算法，例如光滑刀轨生成算法、局部优化刀轨生成算法等，以提高仿真的精度和速度。

二、碰撞检测和切削力分析技术的突破在数控加工仿真中，碰撞检测和切削力分析是非常重要的环节，它们直接影响仿真的效果和速度。

传统的碰撞检测算法往往需要进行大量的遍历和计算，导致仿真时间较长，同时由于切削力模型的复杂性，切削力分析也往往需要大量的计算资源。

为了提高碰撞检测的速度和精度，研究人员提出了一些基于GPU加速的碰撞检测算法，利用GPU并行计算的能力来加速碰撞检测的过程，从而大大提高了碰撞检测的速度。

基于机器学习的碰撞检测算法也逐渐受到重视，通过训练模型来提高碰撞检测的准确性和速度。

切削力分析技术的突破也是提高数控加工仿真效果的关键技术之一。

数学建模与模拟仿真教程

数学建模与模拟仿真教程数学建模与模拟仿真，是一门应用数学的重要分支，它将数学方法和技术应用于现实世界中的问题求解和决策分析。

数学建模是将实际问题转化为数学模型的过程，而模拟仿真则是通过计算机模拟系统运行的过程。

它们的结合不仅可以帮助我们更好地理解和解决实际问题，还可以提高我们的决策效率和准确性。

在数学建模的过程中，首先要对实际问题进行深入的研究和分析。

比如，我们要研究一个城市的交通拥堵问题，首先要了解城市的道路网、交通流量以及人们的出行习惯等相关信息。

然后，我们可以利用图论和网络流等数学理论，对这个城市的道路网络进行建模，并给出拥堵程度的评估方法。

接下来，我们可以通过采集城市的交通数据，利用统计分析和概率论等方法，建立一个交通流量的概率模型。

最后，我们可以通过求解这个数学模型，得到最优的交通流量分配方案，从而减少交通拥堵。

模拟仿真是数学建模的重要工具，它通过计算机模拟系统的行为，来评估和验证数学模型的有效性。

比如，在研究一个工厂的生产调度问题时，我们可以采用离散事件仿真的方法。

首先，我们要对工厂的生产过程进行建模，将生产设备、原材料、人员等因素纳入考虑。

然后，我们可以利用计算机模拟的方法，对工厂的生产过程进行仿真。

通过模拟不同的生产调度方案，我们可以评估每个方案的效果，从而选择最佳的生产调度策略。

这样，我们就可以在实际生产中提高效率，降低成本。

数学建模与模拟仿真可以应用于众多领域，如经济学、环境科学、物理学等。

在经济学中，我们可以通过建立经济增长模型和宏观经济模型，来分析经济发展的趋势和影响因素，预测未来的经济走势。

在环境科学中，我们可以建立气候模型和生态系统模型，研究气候变化和生态系统的演变过程，为环境保护和资源管理提供科学依据。

在物理学中，我们可以利用数学模型和数值计算方法，研究粒子系统的运动规律，预测物理实验的结果。

要进行数学建模与模拟仿真，除了数学知识外，还需要具备一些相关的技能。

首先，我们需要具备深入分析和解决实际问题的能力。

数模混合仿真基本流程

数模混合仿真基本流程数模混合仿真（Mixed-Signal Simulation）是一种结合了模拟和数字仿真的方法，用于对整个电子系统进行系统级和电路级的验证。

它可以模拟数字信号和模拟信号之间的相互作用，包括时钟、数据传输、电源和噪声等因素。

下面我将介绍数模混合仿真的基本流程，并详细解释每个步骤。

1.确定系统规格和需求：首先需要明确系统的功能和性能要求。

这包括确定系统的输入和输出，以及技术指标如速度、功耗和面积等。

这些信息对于后续的设计和验证非常重要。

2. 设计系统仿真模型：在进行实际电路设计之前，需要建立系统的仿真模型。

这包括创建系统级模型（如Verilog或VHDL）和模拟模型（如SPICE）等。

系统级模型用于模拟数字部分，而模拟模型用于模拟模拟部分。

3. 实现数字电路设计：根据系统规格和需求，开始进行数字电路设计。

这通常涉及使用FPGA工具、电路设计工具和IP（Intellectual Property）库等。

设计完成后，将数字部分的设计与系统级模型连接起来。

4.验证数字电路设计：进行数字电路设计的验证，以确保其符合系统规格和功能要求。

验证方法可以包括模拟仿真、时序仿真和功能仿真等。

5.实现模拟电路设计：开始进行模拟电路设计。

这包括选择和设计模拟电路的各个组成部分，如放大器、滤波器、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）等。

设计完成后，将模拟部分的设计与模拟模型连接起来。

6.验证模拟电路设计：进行模拟电路设计的验证，以确保其符合系统规格和功能要求。

验证方法包括使用SPICE仿真，通过模拟信号作用于模拟模型来验证设计中的模拟电路。

7.库模型与接口验证：对所用到的模块和库进行验证，包括芯片设计中采用的各种标准元件和功能模块。

这些库模型可以是已经经过验证的标准模型，也可以是自定义模型。

同时，库模型的接口也需要进行验证，以确保其与被集成的其他模块或芯片的相互连接正确。

8.进行系统级仿真：将数字部分和模拟部分的设计相互连接，进行系统级仿真。

仿真模拟技术在工程设计中的使用技巧

仿真模拟技术在工程设计中的使用技巧概述在现代工程设计过程中，仿真模拟技术扮演着越来越重要的角色。

通过模拟真实环境中的物理现象和工程参数，工程师可以在设计阶段准确预测产品性能、风险和优化方案。

本文将探讨仿真模拟技术在工程设计中的应用及使用技巧。

1. 选择合适的仿真工具在开始仿真模拟之前，工程师需要评估适合的仿真软件和工具。

选择合适的仿真工具可以提高效率、减少资源浪费，并且获得更准确的结果。

常见的仿真工具包括计算流体力学（CFD）、有限元分析（FEA）和多体动力学等。

根据具体的工程项目需求和预期结果，选择适合的仿真工具非常重要。

2. 设定准确的边界条件在进行模拟之前，确定边界条件对于获得准确的结果至关重要。

边界条件包括材料特性、初始状态、边界形状和外部影响因素等。

通过准确设定这些条件，可以保证仿真结果的真实可靠。

此外，还应根据具体需要进行多个测试和参数调整，以完善边界条件的准确性。

3. 优化网格生成在模拟过程中，合理的网格生成对于精确计算至关重要。

精心设计网格可以提高仿真计算的稳定性和准确性。

针对复杂几何形状的模型，使用结构化或非结构化网格可能更为适合。

此外，还可以根据需要在关键区域增加网格的密度，以提高精度。

4. 确定逼真的物理模型选择适当的物理模型可以更加准确地描述实际系统的行为。

工程师应考虑到所设计系统的实际情况，包括物理特性、材料行为以及各种力和约束。

在选择物理模型时，还要注意模型的合理性和计算效率之间的平衡。

5. 进行敏感性分析和优化一旦模拟结果获得，工程师可以通过敏感性分析和优化来改进设计方案。

敏感性分析可以帮助确定关键因素对结果的影响程度。

通过对这些关键因素进行调整和优化，可以获得更好的性能和更高的效率。

此外，还可以利用仿真的快速迭代特性，在不同的设计参数下进行测试，以找到最佳方案。

6. 验证结果准确性对于重要工程项目的仿真模拟结果，验证其准确性至关重要。

与实际测试结果进行比较，可以评估仿真模拟的可靠性和准确性。

仿真模型技术在工程设计中的应用注意事项

仿真模型技术在工程设计中的应用注意事项在现代工程设计中，仿真模型技术被广泛应用于各个领域，包括建筑、航空航天、汽车、能源等等。

它可以帮助工程师们预测并优化设计方案，减少试验成本，提高产品质量和效率。

然而，在使用仿真模型技术时，工程师们需要注意一些重要的事项，以确保准确性和可靠性。

本文将简要介绍几个在工程设计中应用仿真模型技术时需要关注的注意事项。

首先，选择适合的仿真模型软件非常重要。

市面上存在着各种各样的仿真软件，不同的软件适用于不同的工程领域和模型类型。

因此，工程师们需要对各种仿真软件进行评估，并选择最适合自己工程项目的软件。

一些常见的仿真软件包括ANSYS、COMSOL、MATLAB等。

此外，工程师们需要确保软件提供了准确的材料和环境模型，以便更好地反映实际情况。

其次，准备仿真模型所需的输入数据也是至关重要的。

仿真模型的准确性依赖于输入数据的准确性。

因此，工程师们需要收集并确认所有需要的数据，包括几何数据、材料属性、边界条件等。

这些输入数据应该尽可能地反映实际情况，并且需要进行充分的验证和验证。

此外，在输入数据时，工程师们需要遵循统一的标准和单位，以避免因单位转换错误而导致的模型错误。

第三，模型参数的敏感性分析是一个必要的步骤，它可以帮助工程师们了解不同参数对模型结果的影响程度。

通过敏感性分析，可以确定哪些参数是关键的，哪些可以被忽略，从而更好地理解和解释模型结果。

敏感性分析通常通过改变参数的值来进行，工程师们可以一次变动一个参数，观察模型结果的变化情况。

然后，工程师们可以根据敏感性分析的结果，优化模型参数，从而提高模型的准确性和可靠性。

第四，模型验证和验证是确保仿真模型准确性的关键步骤。

模型验证是通过与实际测试或实验结果的比较来检查模型的准确性。

在验证模型时，工程师们应该选择和收集合适的实验数据，并确保实验条件和仿真条件尽可能接近。

如果模型与实验结果一致，那么可以说模型验证通过。

然而，仅仅通过模型验证是不够的，工程师们还需要进行模型验证。

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关键字：数模混合电路电路设计模拟作者：李宝龙目录：前言一、数模混合设计的难点二、提高数模混合电路性能的关键三、仿真工具在数模混合设计中的应用四、小结五、混合信号PCB设计基础问答前言：数模混合电路的设计，一直是困扰硬件电路设计师提高性能的瓶颈。

众所周知，现实的世界都是模拟的，只有将模拟的信号转变成数字信号，才方便做进一步的处理。

模拟信号和数字信号的转变是否实时、精确，是电路设计的重要指标。

除了器件工艺，算法的进步会影响系统数模变换的精度外，现实世界中众多干扰，噪声也是困扰数模电路性能的主要因素。

本文通过Ansof t公司的“AD-Mix Signal Noise Design Suites” 数模混合噪声仿真设计软件的对数模混合设计PC B的仿真，探索分析数模混合电路的噪声干扰和优化设计的途径，以达到改善系统性能目的。

一、数模混合设计的难点数模混合电路设计当中，干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。

通常的电路中，模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分，在设计和调试过程中，需要同时控制这两个变量，而且他们对于外部的干扰更敏感，因而通常作为被干扰对象做分析；数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分，相比模拟信号对干扰有较高的承受能力，但是这类信号变化快，特别是变化沿速度快，还有较高的高频谐波成分，对外释放能量，通常作为干扰源。

作为干扰源的数字电路部分多采用C MOS工艺，从而导致数字信号输入端极高的输入电阻，通常在几十k欧到上兆欧姆。

这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱，因而只有电压有效信号在起作用，在数模混合干扰分析中，这类信号可以作为电压型干扰源，如CLK 信号，Reset等信号。

除了快速交变的数字信号，数字信号的电源管脚上，由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声（SSN），也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。

此外，电路中还存在一些电流信号，特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流，根据右手螺旋定理，电流信号周围会感应出磁场，进而引起变化的电场，在分析时，直流电源作为电流型干扰源。

无论电压型还是电流型的干扰源，在耦合到被干扰对象时，既可能通过电路传导耦合，也可能通过空间电磁场耦合，或者二者兼有。

然而一般的仿真分析工具，往往由于功能所限，只能分析其中一种。

例如在传统的SPICE电路仿真工具中，只考虑电路传导型的干扰，并不考虑空间电磁场的耦合；而一般的PC B信号完整性（SI）分析工具，只考察空间电磁场耦合，将所有的电源、地都看作理想DC直流，不予分析考虑。

耦合路径提取的不完整，也是困扰数模混合噪声分析的重要原因。

数模混合设计中，电源和地的划分，是业内争论的焦点。

传统的设计中，数字模拟部分被严格分开；然而随着系统越来越复杂，数模电路集成度不断提高，分割又会造成数字信号跨分割，信号回流不完整，进而影响信号完整性，另外，电源的分割还造成电源分配系统的阻抗过高；有人提出“单点连接”：还是做分割，但是在跨分割的信号下方单点连接以避免跨分割问题；但是如果数模之间信号很多，难于分开，这种“单点连接”也存在困难，因而又有人提出不分割，只是保持数字和模拟部分不要交叉；还有一些资料介绍，在跨分割的信号旁边包地线或者并联电容，用来提供完整回流路径。

无论哪种方法，似乎都有一定道理，而且都有成功的先例，然而所有这些分割方案的有效性以及可能存在的问题，一直没有检验的标准。

数模混合电路的仿真，还存在模型的问题。

业界普遍接受的模拟电路仿真模型还是SPICE模型，数字电路信号完整性分析使用IBIS模型。

多家ED A公司的仿真软件已经推出支持多种模型的混合模型仿真器，然而摆在设计师案头的主要困难是器件模型，特别是模拟器件模型很难得到。

在数字设计看来，时域的瞬态分析，即某一时间点上确定的电压值，是仿真的主要手段，就像调试中的示波器那样直观。

没有精确的模型，瞬态分析就无法实现。

然而对模拟设计，特别是噪声分析，激励源在时间轴上难于描述或很难预测，只知道他的频率带宽范围和大致幅度，这时候我们通常会引入频域扫频分析，考察扫频信号在关注点的变化，如同频谱分析仪的作用。

或者干脆如网络分析仪（NA）那样考察信号或噪声通过的通道的频域SYZ参数，进而预测干扰发生的频率和幅度。

可见，数模混合噪声分析，既需要支持混合模型的仿真器，也需要仿真器同时支持时域分析和频域分析。

二、提高数模混合电路性能的关键在解释了数模混合电路仿真存在的主要困难后，下来我们来讨论如何解决这些困难，从而仿真预测数模干扰进而解决数模干扰的问题。

首先是干扰源的创建和设置。

干扰源分为电压型和电流型的干扰源，电压型干扰源通常是数字信号本身以及数字电源管脚；电流型干扰源通常是DC电源。

数字信号通常表现为周期性的方波脉冲信号，在信号与系统教程中我们知道，这类周期信号经傅立叶变换后的频谱，表现为高幅度的离散谱，这些频谱会随着频率的提高而幅度降低，频谱幅度与信号变化沿Tr, Tf以及占空比都有关系。

数字电源管脚上的噪声，通常由于同步开关噪声（Simultaneous Switch Noise）引起，而同步开关噪声又是由于晶元上IO到的电源和地管脚之间的引线电感造成的，这个电压波动会与电感大小和信号开关速度成正比，如下图。

现在的大规模IC中，管脚更多，封装更大，信号开关速度更快，因而SSN会更严重，对模拟信号的干扰也就越大。

同步开关噪声在时域上表现为幅度较小的随机脉冲，频谱为连续频谱，频谱的幅度不随频率改变而变化，只与噪声大小有关。

可见，要精确分析电压型的干扰源的影响，必须精确描述出来他们的时域和频域的特性，才能准确分析。

电源（VRM）作为电流型的干扰源，从直流来讲，由于滤波电路和铜箔的电阻率，在PCB上存在电流分布密度和直流压降，整个压降会影响模拟信号参考电位进而影响模拟电路性能。

从交流来讲，整个电路上有源和无源器件作为电源负载，工作频率不一样，电流大小会随频率而变化，而即使负载不随频率变化，电源电流输出也是随频率变化而变化的参数。

对这样一种激励和负载都变化且难以描述的传输系统，我们转入考察电源通道的频域SYZ参数，特别是电源阻抗Z参数。

我们估算出电源系统在工作频率范围内的最大电流，只要确保电源阻抗足够小，就能保证电源电压波动满足指标要求。

例如下图，系统最大负荷电流2A，电压3.3V，要求电压噪声控制在5％即0.165V，那么从电源到负载处的阻抗只要低于82.5ohm，就能满足系统要求。

干扰源讨论后，我们再看耦合途径的提取。

数模混合噪声，是通过电路传导和电磁场耦合两种方式工作作用的。

众所周知，麦克思维方程和基尔霍夫电压电流（KCL和KVL）定律，构成了解决传统电学问题的基础。

20世纪60年代伯克力SPICE推出后，解决了利用计算机工程计算求解电路KCL和KVL方程问题，因而如今的电路设计仿真可以利用计算机辅助做到前所未有的规模，在SPICE中，就可以分析噪声通过电路传导的影响。

在电磁场计算领域，20世纪80年代出现的有限元法（FEM），特别是Ansof t公司推出的三维结构分析工具HFSS，以其算法的先进和精确，被作为电磁场计算的标准而闻名。

然而三维有限元算法，由于工程计算量巨大，一直作为RF微波设计的工具。

为了应对PCB上成百上千条网络的电磁场计算，一些ED A公司开始简化PC B电磁场求解的难度使用解析法，而数字电路对于求解精度要求并不高，这样就出现了专门针对高速数字PCB仿真的信号完整性分析（SI）工具。

然而由于解析法固有的局限性，无法考虑诸如跨分割、不完整电源地平面、非理想直流信号的影响，因此无法分析数模混合干扰这样对精度要求更高的电磁场计算。

近年来，Ansof t推出了专门针对PCB的电磁场分析工具SI wav e，考虑到PCB纵向长度与信号波长之间相差悬殊，它使用2维有限元算法，既保证了精度，又大大降低求解难度。

结合了Ansof t的SPICE仿真器和2维有限元电磁场计算的优势，使得对数模混合噪声完整耦合路径提取和分析成为可能。

分割问题，一直是数模混合电路设计师的一个关注焦点。

分割的目的，是为了提高数模之间的隔离度，使得数字部分干扰源的能量尽量少的传递到模拟信号端。

然而分割又可能造成信号完整性，或者电源阻抗变化等问题。

关于这一点，单纯的说分割或者不分割，单点连接还是提供回流路径，都是不全面的。

一方面，分割的目的是提高隔离度，只要不出现跨分割情况，可以做分割，然而不合理的层叠或滤波，反而会降低隔离度，分割没有达到效果；另一方面，只要干扰源的噪声幅度控制的足够低，去耦滤波等策略合适，提高数模之间的隔离度达到一定要求，没有必要做分割；再有，跨分割不是绝对不能出现的，合理的层叠和去耦策略可以有效避免跨分割的影响。

三、仿真工具在数模混合设计中的应用Ansof t公司的“AD-Mix Signal Noise Design Suites”数模混合噪声仿真设计软件包括：PCB 全波整版级信号完整性/电源完整性及电磁兼容/电磁干扰仿真设计和参数抽取工具SIwav e；Ansof t工具和其他CAD、ED A设计工具的接口Ansof tLinks；电路、系统和多层平面电磁场设计仿真工具Ansof t DesignerSI/Nexxim；此外，还可以选配三维结构电磁场仿真和EMC分析工具Eminence。

Ansf t所有的工具都基于Windows设计风格，菜单和快捷键方式操作方便，可以直接从现有的电路设计软件中导入Ansof t的仿真软件，如Protel，PowerPCB，CR5000，Allegro，Boardstation和Expedition。

而且各个模块数据通用，可以相互间直接调用。

仿真第一步，通过Ansof t Links导入PCB 数据到SIwav e，设置层叠材料特性和厚度信息。

当然层厚和材料可以在PCB工具中设定好，直接导入SIwav e。

第二步，设置数字信号电压型干扰源。

在Ansof t DesignerSI/Nexxim中，我们把电路中快速变化的数字信号输出模型调入，通常是IBIS 模型。

利用IBIS模型输出端口中给出的Vref，Rref和Cref参数，搭建激励和负载电路做瞬态时域分析。

把时域分析的结果输出成频谱参数并以表格方式输出成文本文件，这个随频率变化幅度的扫频源就作为数字信号端的干扰源进行分析了。

第三步，同步开关噪声仿真。

同步开关噪声作为数字电源脚的电压型干扰源，需要通过时域仿真确定噪声的幅度。

首先我们在SIwav e中提取包括同步信号的输出输入端口，VR M电源输出到IC的VCC管脚上的端口的多端口S参数模型，并将该模型输出到Ansof t DesignerSI/Nexxim中。