仿真模型简单介绍

1.模拟模型需要支持信号完整性模拟。在信号完整性中，不同的模型会得到不同的模拟结果。

2.模拟模型是整个模拟设计中最重要的元素之一，主流模拟模型包括IBIS、IBIS-AMI、SPICE、S参数模型等。

3.SPICE 模型

SPICE模型出现较早。Spice是Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis缩写是一种功能强大的通用模拟电路模拟器，描述了设备内部的实际电气连接，已有几十年的历史。该程序由加州大学伯克利分校电工和计算科学系开发，主要用于集成电路的电路分析，Spice网格格式已成为模拟电路和晶体管级电路描述的标准，其第一版于1972年完成Fortran语言写作，1975年用版，1988年被定为美国国家工业标准，主要用于IC，设计和模拟模拟电路、数模混合电路、电源电路等电子系统。

由于Spice模拟程序采用完全开放的政策，用户可以根据自己的需要进行修改。此外，它具有良好的实用性和快速的推广，并已移植到多个操作系统平台上。自从Spice自问世以来，其版本不断更新，有Spice2、Spice3.在电路输入、图形化、数据结构和执行效率结构和执行效率。人们普遍认为Spice2G5是最成功、最有效的，以后的版本只是局部变化。与此同时，各种伯克利Spice仿真程序的算法为核心的商用Spice电路仿真工具也随之产生，运行在PC和UNIX许多平台都是基于原始的SPICE 2G6版的源代码，这是一个公开发，都在Spice在此基础上做了很多实用的工作，比较常见的Spice仿真软件有HSpice、Pspice、Spectre、Tspice、SmartSpcie、IsSpice等等，虽然它们的核心算法相似，但模拟速度、精度和收敛性不同，包括Synopsys公司的Hspice和Cadence公司的Pspice最为着名。Hspice是事实上的Spice工业标准模拟软件在行业中应用最广泛，具有精度高、模拟功能强的特点，但没有前端输入环境，需要提前准备网络表文件，不适合初级用户，主要用于集成电路设计；Pspice具有图形化的前端输入环境，用户界面友好，性价比高，主要应用于PCB板和系统级的设计。

SPICE模拟软件包括模型和模拟器。由于模型与模拟器紧密集成，用户很难添加新的模型类型，但很容易添加新的模型，只需要为现有的模型类型设置新的参数。

SPICE模型由模型方程式两部分组成(Model Equations)和模型参数(Model Parameters)。由于提供了模型方程式，可以使用SPICE该模型与模拟器算法紧密相连，可以获得更好的分析效率和结果。
现在SPICE该模型已广泛应用于电子设计中，可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。分析电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性控制源、传输线和有源半导体设备。SPICE用户只需选择模型级别并给出适当的参数，就可以建立内部半导体器件模型。

采用SPICE模型在PCB板级进行SI在分析过程中，集成电路设计师和制造商需要提供详细准确的描述I/O 单元子电路SPICE模型和半导体特性的制造参数。由于这些数据通常属于设计师和制造商的知识产权和秘密，只有少数半导体制造商提供芯片产品SPICE模型。
SPICE模型的分析精度主要取决于模型参数的来源（即数据的精度）和模型方程的应用范围。当模型方程与各种数字模拟器结合时，分析的精度也可能受到影响。PCB板级的SPICE模型仿真计算量大，分析费时。

4.DML模型
DML模型是一种特殊的模型，Device modeling library，它是Cadence SigXplorer模拟软件中使用的模型。

5.IBIS模型
IBIS 是I/O Buffer Information Specification 缩写是一种基于它的缩写I/V曲线的对I/O BUFFER快速准确的建模方法是反映芯片驱动和接收电气特性的国际标准。它提供了记录驱动源输出阻抗、上升/下降时间和输入负载等参数的标准文件格式，非常适合高速电路设计中的计算和模拟，如振荡和串扰。

制定统一IBIS 格式，EDA 公司、IC 建立供应商和最终用户IBIS格式制定委员会，IBIS公开论坛也随之诞生，它是由一些EDA由制造商、计算机制造商、半导体制造商和大学组成。在1993 年，格式制定委员会启动IBIS 第一标准Version 1.0.以后会不断修改最新官方版本于2004年公布。Version 4.1，V4.1主要支持多语言模型，包括Berkeley SPICE, VHDL-AMS 和 Verilog-AMS，IBIS模型具有建模整个系统的能力，模型应用的范围大大扩大，但这需要支持这些模型的混合模拟引擎，因此模型软件的大规模应用还有待时间。IBIS已经获得了标准EIA认可，定义为ANSI/EIA-656-A标准。IBIS已经获得了标准EIA认可，定义为ANSI/EIA-656-A标准。每个新版本都会添加一些新内容，但这些新内容只是一个IBIS 保证了模型文件中的可选项目而不是必要项目IBIS 模型的向后兼容性。

现在，已经有几十个了EDA 公司成为IBIS 公开论坛成员，支持IBIS 的EDA公司提供不同的设备IBIS 模型和软件仿真工具。有越来越多的半导体厂商开始提供自己产品的IBIS 模型。由于IBIS模型无需描述I/O 半导体制造商欢迎和支持单元内部设计和晶体管制造参数。目前，主要的数字集成电路制造商可以在提供芯片的同时提供相应的芯片IBIS模型。

IBIS规范本身只是一种文件格式，它表明它是标准的IBIS如何在文件中记录芯片驱动器和接收器的不同参数，但并不意味着如何使用这些被记录的参数，需要使用IBIS读取模型的模拟工具。

IBIS该模型仅提供驱动器和接收器的行为描述，但不泄露电路内部结构的知识产权细节。换句话说，卖家可以用IBIS该模型解释了它们最新的门级设计工作，而不会向竞争对手透露太多的产品信息。并且，因为IBIS它是一个简单的模型，正在进行中PCB板级仿真采用查表计算，因此计算量小，比相应的全Spice三极管级模型模拟应节省计算量的10~15倍。

IBIS提供两个完整的I/V曲线分别代表驱动器处于高电平和低电平状态，以及在确定的转换速度下转换的曲线。I/V曲线的作用在于为IBIS提供二极管保护，TTL非线性效应的建模能力，如图腾柱驱动源和射极跟随输出。IBIS模型的分析精度主要取决于I/V和V/T数据点数和数据的准确性。

与Spice模型相比，IBIS模型的优点可以概括为：
（1）在I/O考虑到包装的寄生参数和ESD结构；
(2)提供比结构化方法更快的仿真速度；
(3)可用于分析和模拟系统板级或多板信号的完整性。IBIS模型分析的信号完整性包括：串扰、反射、振荡、上冲、下冲、不匹配阻抗、传输线分析、拓扑结构分析。IBIS特别是，它可以准确、精细地模拟高速振荡和串扰以用来检测最坏情况下的信号行为和一些物理测试无法解决的情况；
模型可以免费从半导体制造商那里获得，用户不需要支付额外的费用；
与工业界广泛的模拟平台兼容，几乎所有的信号完整性分析工具都被接受IBIS模型。

当然，IBIS不完美，也有以下缺点：
（1）许多芯片厂商缺乏对IBIS模型支持IBIS模型，IBIS虽然工具不能工作。IBIS文件可以手工创建或通过Spice模型自动转换，但如果无法从厂家获得最小上升时间参数，任何转换工具都无能为力
（2）IBIS不能理想地处理上升时间控制的驱动电路，特别是那些包含复杂反馈的电路；
（3）IBIS缺乏建模地弹噪声的能力。IBIS模型2.1版本包含了描述不同管脚组合的互感，可以从这里提取一些非常有用的地弹信息。它不工作的原因是建模。当输出从高电平跳到低电平时，大地弹电压可以改变输出驱动器的行为。

6.S参数
集总电路理论不再适用于射频、微波等高频电路的设计，需要采用分布参数电路分析方法。微波网络分析法主要用于分析电路。对于一个网络，它可以使用S、Y、Z测量和分析参数。S称为散射参数(或散射系数)，Y称为导纳参数，Z称为阻抗参数。Y、Z该参数主要用于集总电路，对集总电路的分析非常有效，测试也比较方便。等效电压、电流及相关阻抗、导纳参数在处理高频网络时变得非常抽象。散射参数可以更准确地表示直接测量的入射波、反射波和传输波的概念。参数矩阵更适合分布参数电路。S参数是基于入射波和反射波关系的网络参数，用组件端口的反射信号和从端口发送到另一个端口的信号的分散度和重量来描述高频网络。

S参数可以用网络分析仪来实际测量。
S参数模型 基于频域的行为级模型， S该参数主要用于分析高频无源结构。 S通道对信号和通道特征的影响。
S参数模型不考虑互连结构的具体形式，将互连结构视为一个黑盒子。通过端口实现信号的输入和输出。它不关心互连结构的内部情况。互连结构的行为特征来描述互连结构的行为特征。
根据信号的频域特性，任何信号都可以分解为一系列不同频率下正弦波的叠加。

S参数关注两个方面：
1.当不同频率的正弦波叠加组成的输入信号到达接收端接口时，接收端接收到的每个重量范围和相位信息；
2.每个频点的正弦波反射后，每个频点的重量和相位的信息。
S通道对信号和通道特征的影响。
随着频率的增加，高频点正弦波信号传输到接收端的信号能力将逐渐降低，S参数可以通过互连导通清楚地描述各频点的正弦波信号的衰减。
S参数步进可以分析导通对信号的影响，也可以根据需要补偿一些衰减严重的频点。

S参数可表示如下： S=端口输出正弦波/端口输入正弦波；
正弦波特性的两个参数： Mag（幅度） Phase（相位）
Mag（S）=输出端口正弦波幅度/输入端口正弦波幅度；
Phase（S）=Phase（输出口正弦波的相位）-Phase（输入端口正弦波的相位）
为了便于表示幅度变化，通常采用dB的单位：S（dB）=20lg（Mag（S））；
S参数中用的较多的是 回波损耗和插入损耗。
插入损耗：将某些器件或分支电路（滤波器、阻抗匹配器件）加进某一电路时。能量或增益的损耗。
回波损耗：反射损耗，阻抗不匹配所引起的反射，是一对线自身的反射，发生在阻抗不匹配的地方。