Saber MAST建模与模型测试
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Saber MAST建模与模型测试
一、 主要内容
建模+测试
二、 建模
1. EDA分类：
EDA分为两类：
实现类工具：产生加工图纸文件，可以直接用于生产的，layout和综合器（编程）。
软件主要有Protel、powerpcb等
验证类工具：不产生加工图纸文件，用于对功能和性能进行验证，像时序仿真、系
统验证。软件主要有saber、modelsim、pspice等
2. saber仿真验证
1) 系统级仿真：如汽车、飞机等大系统，包含机械、电、液压、控制等。其关心的问
题是系统功能验证，一般是函数层面的东西，不关系系统实现（器件EDA模型）。
2) 模块级仿真：模块的定义与其所处的层次有关，可以上升为系统级，也可以下降为
器件级。部分关心功能，部分关心实现，如发动机、车门、闸、灯、轴等。
3) 元器件级：由若干器件组成的电路/系统。可以实现的，即可以由器件的EDA模型
组成。
在进行系统仿真之前要弄明白对象：系统是什么，模块是什么，其器件是什么。
3. 验证方法及方式
包含两种方法：Top->Down和Down->Top
1) Top->Down
自上至下分别是系统级-->模块级-->器件级，在系统级不关心器件，只关心传递函数层
面的实现；在模块级能用器件实现的用器件实现，其余的用传函实现；在器件级用器件的
EDA模型实现。
1
1ss
系统级
1
1s
模块级
器件级
2) Down->Top
首先由器件的EDA模型建立器件级模型，根据仿真的结果抽象处模块的功能，在模块
级用传函加器件的方式分析模块的功能，并进一步抽象得出系统级的功能和传函，进行系统
功能验证。
两种方式的区别：
1) Top->Down：属于定制类型的仿真验证，通用性较差，环境和电路参数改变后，模
块和器件级的构建都需要重新来过，器件级建模工作量小。
2) Down->Top：属于通用型的仿真验证，通用性较强，因为器件是通用的模型，能够
应用到不同的场合，所以顶层更改功能较容易实现，验证精度较高，但是器件级建
模工作量大。
4. 建模
1) 目标分类方法：
定制建模：验证所关心的设计，器件的其余功能和性能不关心。
通用建模：严格按照器件特性建模，工作量大。
如运放模型：定制模型可以只关心直流放大倍数A；通用模型还要考虑交流放大倍数、
频率响应特性、一阶频率特性等。
2) 系统层次和建模分类关系
在模块级根据需要来判断是选择定制型建模还是选择通用型建模。
5. 建模基本流程
1) 明确目标：
器件行为：描述的是器件功能，比如运放起放大作用。
器件特性：考量的是器件实现功能的精度，如5V逻辑的输出是4.9V。
系统级
器件级
模块级
定制
通用
模型测试：测试行为和特性是否真的实现了。
2) 研究目标：研究目标的功能、行为和特性，一定要成文并且经过反复思考，必要时
征求设计人员的意见。
3) 选择建模方法：根据目标研究结果和时间进度要求选择Top->Down或者Down->Top
的方式建模。
4) 编写模型代码。
5) 测试：可能会占到建模的一半甚至是以上的时间。
先后写测试力的优缺点：
先写测试力，针对研究目标，更改代码也会是针对目标而改的，考虑会比较全
面。
后写测试力，往往会变成对所写代码的测试，不是针对研究目标。
6. 建模方法
按照优先级从低到高排列：
1) 参量化模板（template）：Saber库中有很多通用模板，更改其中有把握更改的参数，
如改变名为model的参数。通用模板的default参数能够cover大多数应用情况。
基本原则：能够理解的参数，能够获得数据的参数去修改，没有把握的不要动。
2) 宏模型（macro-modeling）：hierarchical层次化建模，利用MAST和Netlist方式建
模
3) 语言：在上述两种建模方式都无效的情况下才考虑用语言建模，主要用到MAST、
VHDL-AMS、Saber HDL、C、Fortran等
4) 至于Saber与其它工具的接口、协同只能算是技巧
7. MAST语言
1) template结构
header部分：
template name pinlist = parameterslist定义
明确目标 方法 写代码 测试
Debug
调试
写测试力
写测试力
pin 定义 digital state logic_4 electrical
parameter 声明
number：Saber的数据全是浮点型的，没有整数的概念
enum：枚举类型
struct：结构体，可以包含任意类型的元素
string：字符串类型
array：数组，其实是数字数组
body部分：
{
Netlist：网表引用
parameters{ }：number和string类型的变量在此处赋值
values{ }：定义成val类型的变量在此处赋值
when{ }：数字逻辑
control_section{ }：步长和初始化
equations{ }：var类型的变量在此处计算
}
网表语法：
primitive.ref p:n1 m:n2 = 参数定义
如：
l.l1 p:n2 m:n3 = l = 1m
c.c1 p:n3 m:0 = c = 10n Saber中gnd 为 0
n1n2
n3
2) parameters：不参与仿真，为仿真做准备，处理template 的header中定义的参数，
在Netlist时会有变化，做alter命令时会有变化，在simulation时没有变化。
3) values：做analog信号的处理，在仿真时才有变化，val类型变量在此计算
4) when：做digital信号的处理，可以有多个，不分先后顺序
5) control_section：起到配置作用、应力信息设置、报告错误信息等
6) equations：解算var类型的变量
三、 测试
1. 模型测试：
测试目标：系统、模块、器件
2. 分类
1) 功能测试：要做功能测试，首先需要了解Saber软件都有哪些分析功能。
TR：瞬态分析
DC：一说工作点分析，又说是稳态分析，即所有器件的响应都达到稳定状态
时电路中器件的参数，如电容达到稳态时，其中的电流为零，电感两端的电压
为零。
TR
DC
5V
RcDC:5V
在做直流分析时需要注意，某些系统可能做DC分析没有意义。DC认为是系统
稳定后的状态。
AC：基本理论是输入信号的赋值对系统输出的影响可以忽略不计
Dt：相当于对vsource按照步长的变化做vary分析，每一次变步长都是进行
DC分析
sensitivity：后处理
noise：只针对噪声的信号特征、频率和能量特征进行分析
distort：非周期信号频域特征分析
pz：在控制系统中使用，做传递函数分析，一般在电路器件级分析很少用
two-port：端口的阻抗、跨导特性分析
mc：
stress：瞬时功耗超限不会带来严重的影响，但是最好不要出现，平均功耗超
限会导致严重的问题
FMEA：
Fourier：周期信号的时-频变换，考察信号质量、谐波特性
FFT：非周期信号的频域特性分析
IFFT：反变换
Pareto：容差分析的后处理方法，不算做分析
2) 特性测试
根据编写的测试应力进行各项特性测试，如幅频特性、相频特性等，其中要定义好误差
项。
3) 失效测试（故障）：
在多数情况下由于缺乏数据支持——>转向实物测试，如果建模能够做到circuit级，则
由于晶体管的模型准确详细，能够反应失效导致的结果，进行失效测试将是可行的。
前两个测试是标准的，失效测试可做可不做，能做最好。
3. 测试基本流程
1) 研究：功能指标
2) 定义测试目标/环境、案例（design）：对同一个器件，不同的测试目的，案例可能
会不同
3) 建立测试环境：画原理图或者构建网表文件
4) 编写测试驱动（脚本），实现测试的自动化（可以使用macro-play功能）
5) 运行测试
6) 评估测试结果
