混合信号电路仿真指引
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ams数模混合仿真基本流程在模拟和混合信号(AMS)电路设计中,仿真是一个至关重要的环节,它有助于验证电路的功能、性能和可行性。
以下是一个基本的仿真流程,涵盖了从建立电路模型到导出电路版图的各个环节。
1. 建立电路模型在开始仿真之前,首先需要建立一个电路模型。
这个模型应该详细地描述电路的各个部分,包括模拟和数字部分,以及它们之间的交互。
可以使用各种电路仿真软件(如SPICE、PSPICE、Multisim等)提供的元件库来创建模型。
2. 设置仿真参数设置仿真参数是确保仿真结果准确性和可靠性的关键步骤。
这些参数包括仿真类型(直流、交流、瞬态等)、仿真时间、采样率、精度等。
此外,还需要为模拟和数字部分设置适当的参数。
3. 运行仿真在设置好仿真参数后,就可以运行仿真了。
仿真过程中,软件会根据所建立的模型和设置的参数,计算出电路在不同条件下的行为。
这个过程可能需要一些时间,具体取决于电路的复杂性和仿真参数的设置。
4. 分析仿真结果仿真结束后,需要对结果进行分析。
分析的内容可能包括波形图、眼图、频谱图等,以便了解电路的性能和功能。
如果仿真结果与预期不符,可能需要回到设计阶段进行修改。
5. 优化电路设计在分析仿真结果后,如果发现电路性能或功能存在问题,就需要进行优化设计。
优化过程可能涉及调整元件参数、改变电路结构、改进版图布局等。
通过不断迭代和优化,力求使电路性能达到最佳。
6. 验证设计可行在完成优化设计后,需要再次进行仿真验证,以确保改进后的设计是可行的。
这一步通常涉及到更全面的测试和验证,以确保设计的鲁棒性和可靠性。
7. 导出电路版图最后,如果一切顺利,就可以将设计的版图导出,以便进行后续的制程生产。
在导出版图之前,通常还需要进行一些物理验证和一致性检查,以确保版图的正确性和可制造性。
总的来说,数模混合仿真是设计和验证模拟和混合信号电路的重要手段。
通过遵循上述的基本流程,可以有效地进行电路设计和仿真,从而为后续的制程生产提供可靠的依据。
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。
混合信号数模混仿流程英文回答:Mixed-Signal Analog/Digital Co-Simulation Flow.The mixed-signal analog/digital co-simulation flow involves the integration of analog and digital simulation techniques to model and verify mixed-signal systems. This flow enables the accurate representation and analysis of both analog and digital components within a single simulation environment.The co-simulation flow typically involves the following steps:1. Model Creation: Creating separate analog and digital models using appropriate modeling languages and tools.2. Interface Definition: Defining the interfaces between the analog and digital models to facilitatecommunication and data exchange.3. Co-Simulation Setup: Configuring the co-simulation environment, including the simulation engine, time synchronization, and other parameters.4. Simulation Execution: Running the co-simulation to analyze the system's behavior and verify its functionality.5. Results Analysis: Reviewing the simulation results to evaluate the system's performance and identify any design issues.The benefits of using a mixed-signal analog/digital co-simulation flow include:Comprehensive System Modeling: Provides a complete representation of both analog and digital components, enabling the analysis of their interactions.Early Design Verification: Allows for early detection and resolution of design errors before implementation.Improved Design Efficiency: Streamlines the design process by eliminating the need for separate analog and digital simulations.Reduced Development Time: Accelerates the design and verification cycle by performing mixed-signal simulations in a single environment.中文回答:混合信号数模混仿流程。
数/模混合仿真基本步骤1、输入命令“which verilog.vmx”,参看仿真所需的“verilog.vmx”文件是否存在,“which icfb”,查看所需的系统文件是否存在;2、在需要进行仿真的文件目录下启动icfb,将系统中模拟电路部分电路结构做成symbol,数字电路部分用verilog编写,做成view名称为“functional”的模块;3、除了有schematic view之外,增加config view:library manager→file→new→cell view→如图填写后,点击ok弹出对话框点击use template ,弹出对话框在name选项中选择spectreV erilog,点击ok,关闭new configuration对话框,在new configuration对话框中,将view名称改为schematic,如图保存后关闭对话框;4、开始仿真时关闭双击config,弹出对话框一般按照默认值,只显示schematic,不显示config,点击ok5、在弹出的schematic对话框中,tool→ analog environment→set up→simulator/directory/host,弹出对话框将simulator改为如图,ok;schemati c中将出现mixed signal选项,点击该选项,下拉菜单中出现三个选项,其中display partition选项中可选择显示模拟信号线,数字信号线、或混合信号线;interface elements选项中的library选项,应根据工艺条件与设计要求填写相关的A→D、D →A相关信息,如信号上升、下降时间,模拟信号向数字信号转换的高低电平等;6、填写完毕后关闭该对话框,在design environment对话框中,set up →model library中填写工艺模型文件(与模拟电路仿真相同),开始进行仿真(后与模拟电路仿真相同)。
混合仿真是指数字与模拟部分混合仿真,模拟部分采用Cadence电路图,数字部分可以采用版图提取网表(如文档前部分所述),也可以直接采用verilog代码生成数字部分symbol。
下面说明采用verilog代码生成数字symbol的过程。
1、首先在工程库中新建一个cell,名字取为DIGIT,tool选用verilog-editor,view取名为functional,确定后会打开默认的文本编辑器(vi),需要在其中编写verilog代码,文件名默认为verilog.v。
vi被自动打开时,module已经自动被起为DIGIT,但输出端口未定义,要自己加进去),退出vi 时,CIW会提示为这个cell建一个symbol,按提示建好后保存。
2、在工程库中新建一个cell,取名为SIM_MM,tool选用composer-schematic,view取名为schematic。
在SIM_MM中,就可以像调用模拟单元一样,把数字部分DIGIT作为一个symbol 引入,将模拟部分连接完毕后保存。
3、在工程库中新建一个cell,取名为SIM_MM,tool选用hierarchy-editor。
在library list栏填入SIM_MM schematic中所有单元涉及到的库,包括激励,然后view list与stop list填写如下图。
更新以后,要使得cell bingdings中view found栏没有symbol(如果出现symbol,则可以右键选择schematic,即将symbol展开,与相应schematic对应,这时cell bindings又会出现该symbol中的所有下层单元)。
全部完成后,view found栏应该包括了SIM_MM schematic中所有用到的单元,从各个层次的schematic直到最底层的管子、电阻、电容等等。
保存该config文件。
(view to use可以不用选,默认。
Altium-Designer仿真Altium Designer中的电路仿真Altium Designer 中混合信号电路功能仿真Altium Designer的混合电路信号仿真工具,在电路原理图设计阶段实现对数模混合信号电路的功能设计仿真,配合简单易用的参数配置窗口,完成基于时序、离散度、信噪比等多种数据的分析。
Altium Designer 可以在原理图中提供完善的混合信号电路仿真功能,除了对XSPICE 标准的支持之外,还支持对Pspice 模型和电路的仿真。
Altium Designer中的电路仿真是真正的混合模式仿真器,可以用于对模拟和数字器件的电路分析。
仿真器采用由乔治亚技术研究所(GTRI)开发的增强版事件驱动型XSPICE仿真模型,该模型是基于伯克里SPICE3代码,并于且SPICE3f5完全兼容。
SPICE3f5模拟器件模型:包括电阻、电容、电感、电压/电流源、传输线和开关。
五类主要的通用半导体器件模型,如diodes、BJTs、JFETs、MESFETs和MOSFETs。
XSPICE模拟器件模型是针对一些可能会影响到仿真效率的冗长的无需开发局部电路,而设计的复杂的、非线性器件特性模型代码。
包括特殊功能函数,诸如增益、磁滞效应、限电压及限电流、s域传输函数精确度等。
局部电路模型是指更复杂的器件,如用局部电路语法描述的操作运放、时钟、晶体等。
每个局部电路都下在*.ckt文件中,并在模型名称的前面加上大写的X。
数字器件模型是用数字SimCode语言编写的,这是一种由事件驱动型XSPICE模型扩展而来专门用于仿真数字器件的特殊的描述语言,是一种类C语言,实现对数字器件的行为及特征的描述,参数可以包括传输时延、负载特征等信息;行为可以通过真值表、数学函数和条件控制参数等。
它来源于标准的XSPICE 代码模型。
在SimCode中,仿真文件采用ASCII码字符并且保存成.TXT后缀的文件,编译后生成*.scb 模型文件。
混合信号仿真技术综述郑赟北京中电华大电子设计有限责任公司摘要:随着集成电路加工工艺技术的继续发展,在单个芯片上实现整个复杂电子系统已成为可能。
这样的系统通常包括数字信号和模拟信号处理。
在设计早期仿真这样的IC设计来发现错误已显得非常必要。
本文将回顾仿真混合信号集成电路所用的技术和方法,比较它们的优缺点,指出它们的适用范围,最后展望混合信号仿真技术的发展方向。
1电路仿真的背景所谓电路仿真,就是建立信号在电路中的传播模型,由此来模拟实际电路的功能。
在七十年代早期,仿真技术已广泛用来在制造之前验证集成电路的行为。
它通过围绕晶体管建立电流和电压变量来仿真电路的行为。
这通常叫做模拟仿真或电路级仿真。
早期的仿真器只能模拟几百个晶体管的电路。
随着数学方法的发展,仿真器已能处理更大的电路。
最有名的是由Berkeley大学开发的spice仿真器。
它有几个版本。
Spice1和spice2是用Fortron语言写的。
spice3是用C语言编写的。
所有的spice仿真器都已公开源代码。
spice2和spice3已经成为当前正使用的许多商用仿真器的基础。
Spice仿真器采用修改的节点分析法来建立电路方程组。
它提供非线性直流分析,非线性瞬态分析(实域分析)和线性小信号分析(频域分析)。
瞬态分析是最重要的验证方法,但也是最费时的验证方法。
它通常利用数值积分方法把非线性微分方程变成一组代数方程组,然后用高斯消去法来求解线性方程组。
这些线性方程仅仅在积分时刻点是有效的。
随着仿真器进展到下一个积分步长,积分方法必须重复来得到新的线性方程组。
如果信号变化得特别快,积分步长应该取得非常小以便积分方法能收敛到正确的解。
因此瞬态分析需要大量的数学操作。
随着IC集成度的增加,利用电路级仿真器来仿真整个IC芯片的行为已不再可行。
因此,必须寻找新的技术和方法。
由于大部分IC设计仅仅包含数字功能,因此可以把整个芯片建模为互连的逻辑门集合。
由此产生相应的仿真方法,叫做门级仿真或逻辑仿真。
混合信号电路仿真指引Altium Designer的混合电路信号仿真工具,在电路原理图设计阶段实现对数模混合信号电路的功能设计仿真,配合简单易用的参数配置窗口,完成基于时序、离散度、信噪比等多种数据的分析。
Altium designer 可以在原理图中提供完善的混合信号电路仿真功能,除了对XSPICE 标准的支持之外,还支持对Pspice模型和电路的仿真。
Altium Designer中的电路仿真是真正的混合模式仿真器,可以用于对模拟和数字器件的电路分析。
仿真器采用由乔治亚技术研究所(GTRI)开发的增强版事件驱动型XSPICE仿真模型,该模型是基于伯克里SPICE3代码,并于且SPICE3f5完全兼容。
1. SPICE3f5模拟器件模型:包括电阻、电容、电感、电压/电流源、传输线和开关。
五类主要的通用半导体器件模型,如diodes、BJTs、JFETs、MESFETs和MOSFETs。
2. XSPICE模拟器件模型是针对一些可能会影响到仿真效率的冗长的无需开发局部电路,而设计的复杂的、非线性器件特性模型代码。
包括特殊功能函数,诸如增益、磁滞效应、限电压及限电流、s域传输函数精确度等。
局部电路模型是指更复杂的器件,如用局部电路语法描述的操作运放、时钟、晶体等。
每个局部电路都下在*.ckt文件中,并在模型名称的前面加上大写的X。
3. 数字器件模型是用数字SimCode语言编写的,这是一种由事件驱动型XSPICE模型扩展而来专门用于仿真数字器件的特殊的描述语言,是一种类C语言,实现对数字器件的行为及特征的描述,参数可以包括传输时延、负载特征等信息;行为可以通过真值表、数学函数和条件控制参数等。
它来源于标准的XSPICE代码模型。
在SimCode中,仿真文件采用ASCII码字符并且保存成.TXT 后缀的文件,编译后生成*.scb模型文件。
可以将多个数字器件模型写在同一个文件中。
1.仿真电路建立及与仿真模型的连接Altium中由于采用了集成库技术,原理图符号中即包含了对应的仿真模型,因此原理图即可直接用来作为仿真电路,而99SE中的仿真电路则需要另行建立并单独加载各元器件的仿真模型。
2.外部仿真模型的加入Altium中提供了大量的仿真模型,但在实际电路设计中仍然需要补充、完善仿真模型集。
一方面,用户可编辑系统自带的仿真模型文件来满足仿真需求,另一方面,用户可以直接将外部标准的仿真模型倒入系统中成为集成库的一部分后即可直接在原理图中进行电路仿真。
3.仿真功能及参数设置Altium Designer的仿真器可以完成各种形式的信号分析,在仿真器的分析设置对话框中,通过全局设置页面,允许用户指定仿真的范围和自动显示仿真的信号。
每一项分析类型可以在独立的设置页面内完成。
Altium Designer中允许的分析类型包括:1. 直流工作点分析2. 瞬态分析和傅立叶分析3. 交流小信号分析4. 阻抗特性分析5. 噪声分析6. Pole-Zero(临界点)分析7. 传递函数分析8. 蒙特卡罗分析9. 参数扫描10. 温度扫描等I 直流工作点分析:直流工作点分析用在测定带有短路电感和开路电容电路的直流工作点。
在测定瞬态初始化条件时,除了已经在Transient/Fourier Analysis Setup中使能了Use Initial Conditions 参数的情况外,直流工作点分析将优先于瞬态分析。
同时,直流工作点分析优先于交流小信号、噪声和Pole-Zero分析,为了保证测定的线性化,电路中所有非线性的小信号模型。
在直流工作点分析中将不考虑任何交流源的干扰因素。
2瞬态分析:瞬态分析在时域中描述瞬态输出变量的值。
在未使能Use Initial Conditions参数时,对于固定偏置点,电路节点的初始值对计算偏置点和非线性元件的小信号参数时节点初始值也应考虑在内,因此有初始值的电容和电感也被看作是电路的一部分而保留下来。
参数设置Transient Start Time:分析时设定的时间间隔的起始值(单位:秒)♣Transient Stop Time:♣分析时设定的时间间隔的结束值(单位:秒)Transient Step Time:分析时时间增量(步长)值♣Transient Max♣ Step Time:时间增量值的最大变化量;缺省状态下,其值可以是Transient Step Time或(Transient Stop Time - Transient Start Time)/50。
Use Initial♣ Conditions:当使能后,瞬态分析将自原理图定义的初始化条件开始,旁路直流工作点分析。
该项通常用在由静态工作点开始一个瞬态分析中。
Use♣ Transient Default:调用缺省设定Default Cycles♣ Displayed:缺省显示的正玄波的周期数量。
该值将由Transient Step Time决定。
Default Points Per♣ Cycle:每个正玄波周期内显示数据点的数量。
♣如果用户未确定具体输入的参数值,建议使用缺省设置;当使用原理图定义的初始化条件时,需要确定在电路设计内的每一个适当的元器件上已经定义了初始化条件,或在电路中放置.IC元件。
II 傅立叶分析:一个设计的傅立叶分析是基于瞬态分析中最后一个周期的数据完成的。
参数设置Enable Fourier:在仿真中执行傅立叶分析(缺省为Disable)♣Fourier Fundamental♣ Frequency:由正玄曲线波叠加近似而来的信号频率值Fourier Number of♣ Harmonics:在分析中应注意的谐波数;每一个谐波均为基频的整数倍。
♣在执行傅立叶分析后,系统将自动创建一个.sim数据文件,文件中包含了关于每一个谐波的幅度和相位详细的信息。
III直流扫描分析:直流扫描分析就是直流转移特性,当输入在一定范围内变化时,输出一个曲线轨迹。
通过执行一系列直流工作点分析,修改选定的源信号的电压,从而得到一个直流传输曲线;用户也可以同时指定两个工作源。
参数设置Primary Source:电路中独立电源的名称♣Primary Start:主电源的起始电压值♣Primary♣ Stop:主电源的停止电压值Primary Step:在扫描范围内指定的增量值♣Enable♣ Secondary:在主电源基础上,执行对每个从电源值的扫描分析Secondary Name:在电路中独立的第二个电源的名称♣♣ Secondary Start:从电源的起始电压值Secondary Stop:从电源的停止电压值♣Secondary Step:♣在扫描范围内指定的增量值♣在直流扫描分析中必须设定一个主源,而第二个源为可选;通常第一个扫描变量(主独立源)所覆盖的区间是内循环,第二个(次独立源)扫描区间是外循环。
IV 交流小信号分析:交流分析是在一定的频率范围内计算电路和响应。
如果电路中包含非线性器件或元件,在计算频率响应之前就应该得到此元器件的交流小信号参数。
在进行交流分析之前,必须保证电路中至少有一个交流电源,也即在激励源中的AC 属性域中设置一个大于零的值。
参数设置Start Frequency:用于正玄波发生器的初始化频率(单位:Hz)♣Stop Frequency:♣用于正玄波发生器的截至频率(单位:Hz)Sweep♣ Type:决定如何产生测试点的数量;Linear-全部测试点均匀的分布在线性化的测试范围内,是从起始频率开始到终止频率的线性扫描,Linear类型适用于带宽较窄情况;Decade-测试点以10的对数形式排列,Decade用于带宽特别宽的情况;Octave-测试点以8个2的对数形式排列,频率以倍频程进行对数扫描,Octave用于带宽较宽的情形;Test♣ Points:在扫描范围内,依据选择的扫描类型,定义增量值;Total Test Point:显示全部测试点的数量;♣♣在执行交流小信号分析前,电路原理图中必须包含至少一个信号源器件并且在AC Magnitude参数中应输入一个值。
用这个信号源去替代在仿真期间的正玄波发生器。
用于扫描的正玄波的幅度和相位需要在SIM模型中指定。
输入的幅度值(电压Volt)和相位值(度Degrees),不要求输入单位值。
设定交流量级为1,将使输出变量显示相关度为0dB。
V 阻抗特性分析:阻抗特性分析将显示电路中任意两个终端源间的阻抗特征,该分析没有独立的设置页面,通常只作为交流小信号分析中的一个部分。
参数设置阻抗测量将通过输入电源电压值除以输出电流值得到。
要获得一个电路输出阻抗的阻抗特征图,须通过下列步骤实现:♣从输入端删除源♣♣输入电源与地短接删除任意连入电路的负载♣连接输出两端的源,即正电源连接到输出端,负端接地♣VI 噪声分析:噪声分析利用噪声谱密度测量由电阻和半导体器件的噪声影响,通常由V2/Hz表征测量噪声值。
电阻和半导体器件等都能产生噪声,噪声电平取决于频率。
电阻和半导体器件产生不同类型的噪声(注意:在噪声分析中,电容、电感和受控源视为无噪声元器件)。
对交流分析的每一个频率,电路中每一个噪声源(电阻或晶体管)的噪声电平都被计算出来。
它们以输出节点的贡献通过将各均方根值相加得到。
参数设置Output Noise:需要分析噪声的输出节点♣Input Noise:叠加在输入端的噪声总量,将直接关系到输出端上的噪声值♣♣ Component Noise:电路中每个器件(包括电阻和半导体器件)对输出端所造成的噪声乘以增益后的总和。
Noise♣ Sources:选择一个用于计算噪声的参考电源(独立电压源或独立电流源);Start Frequency:指定起始频率;♣Stop♣ Frequency:指定终止频率;Test Points:指定扫描的点数;♣♣ Points/Summary:指定计算噪声范围。
在此区域中,输入0则只计算输入和输出噪声;如输入1则同时计算各个器件噪声。
后者适用于用户想单独查看某个器件的噪声并进行相应的处理(比如某个器件的噪声较大,则考虑使用低噪声的器件换之)。
♣ OutPut Node:指定输出噪声节点;Reference♣ Node:指定输出噪声参考节点,此节点一般为地(也即为0节点),如果设置的是其他节点,通过V(Output Node)-V(Reference Node)得到总的输出噪声;Sweep♣ Type框中指定扫描类型,这些设置和交流分析差不多,在此只作简要说明。
Linear为线性扫描,是从起始频率开始到终止频率的线性扫描,Test Points是扫描中的总点数,一个频率值由当前一个频率值加上一个常量得到。