一種電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法、電源分配系統(tǒng)的仿真方法以及電源分配系統(tǒng)的協(xié)同仿真方法。所述電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法包括：基于負(fù)載芯片的電學(xué)特性，獲取電源分配系統(tǒng)對(duì)所述負(fù)載芯片的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流；將所述時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換為頻域翻轉(zhuǎn)電流；獲得與所述頻域翻轉(zhuǎn)電流對(duì)應(yīng)的所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗。本發(fā)明專利技術(shù)的技術(shù)方案，得到了電源分配系統(tǒng)的準(zhǔn)確的目標(biāo)阻抗，防止了對(duì)電源分配系統(tǒng)的去耦電容的過(guò)設(shè)計(jì)，減小了電源分配系統(tǒng)的成本。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電源分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法、電源分配系統(tǒng)的仿真方法、以及電源分配系統(tǒng)的協(xié)同仿真方法。
技術(shù)介紹
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，IC(集成電路)向著更高功耗、更低電壓和更高集成度的趨勢(shì)發(fā)展，PCB(印刷電路板)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度在逐步地提高，電子系統(tǒng)正朝著高速方向發(fā)展。當(dāng)高速開關(guān)器件數(shù)目不斷增加、電源電壓逐漸降低的時(shí)候，電源電壓和地電位的波動(dòng)會(huì)給高速系統(tǒng)帶來(lái)致命的影響。因此，電源完整性(PI,Power Integrity)的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為整個(gè)高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和瓶頸。電源分配系統(tǒng)(PDS,Power Distribution System)的作用是為整個(gè)PCB板上所有的IC提供足夠的電源，IC不但需要有足夠的功率消耗，對(duì)電源的平穩(wěn)性也有一定的要求， 大部分的IC對(duì)電源波動(dòng)的范圍都有一定的要求，也即每一個(gè)IC都具有一個(gè)正常工作的電壓范圍，具體可以參見IC的手冊(cè)。造成電源波動(dòng)的主要因素有兩個(gè)方面一是器件高速開關(guān)狀態(tài)下，瞬態(tài)的交變電流過(guò)大；二是電流回路上存在的電感。從表現(xiàn)形式上來(lái)看可以分為三類同步開關(guān)噪聲(SSN，也稱為ΛΙ噪聲)、地彈噪聲、電源噪聲，非理想電源阻抗影響，諧振及邊緣效應(yīng)。電源噪聲引起的電壓波動(dòng)尤為顯著，由于地引線和平面存在寄生電感，在開關(guān)電流的作用下，會(huì)造成一定的電壓波動(dòng)，也就是說(shuō)IC的參考地已經(jīng)不再保持零電平。舉例來(lái)說(shuō)，在驅(qū)動(dòng)端，本來(lái)要發(fā)送的低電平會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的噪聲波形，相位和電源噪聲相同，而對(duì)于開關(guān)信號(hào)波形來(lái)說(shuō)，會(huì)因?yàn)殡娫丛肼暤挠绊憣?dǎo)致信號(hào)的下降沿變緩；在接收端，信號(hào)的波形同樣會(huì)受到電源噪聲的干擾，只不過(guò)這時(shí)的干擾波形和電源噪聲相位相反；另外，對(duì)于存儲(chǔ)性的IC而言，還可能由于電源噪聲的影響而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的意外翻轉(zhuǎn)。故，設(shè)計(jì)合理的電源分配系統(tǒng)，以盡可能地減小電源噪聲尤為重要。電源分配系統(tǒng)一般包括電壓調(diào)節(jié)模塊(VRM, Voltage Regulator Modules)、去率禹電容(decoupling capacitors)及電源 / 地平面(power/ground planes)。電源分配系統(tǒng)按位置和速度通常劃分為PCB電源分配系統(tǒng)、封裝電源分配系統(tǒng)、芯片內(nèi)半導(dǎo)體的電源分配系統(tǒng)。就目前而言，為了使得每個(gè)IC獲得正常的電源供應(yīng)，通常采用目標(biāo)阻抗法來(lái)對(duì)電源分配系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所謂目標(biāo)阻抗法是指電源分配系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為從IC看進(jìn)去的輸入阻抗在關(guān)注的頻率范圍內(nèi)小于目標(biāo)阻抗，以使得電源噪聲控制在系統(tǒng)的噪聲容限范圍內(nèi)，頻率范圍一般由信號(hào)的上升沿決定fmax = 0. 5/Tr(Tr為信號(hào)上升時(shí)間)。通過(guò)目標(biāo)阻抗法對(duì)電源分配系統(tǒng)的阻抗進(jìn)行合理的控制，可以使得在關(guān)注的頻率范圍內(nèi)的阻抗低于目標(biāo)阻抗，最終保證了每個(gè)IC時(shí)鐘都能獲得正常的電源供應(yīng)。關(guān)于電源分配系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)還可以參見公開號(hào)為CN101071449、專利技術(shù)名稱為“基于IC-封裝-PCB協(xié)同設(shè)計(jì)的PI解決方法”的中國(guó)專利申請(qǐng)，其通過(guò)建立適 合于VLSI的Pl 分析的電路模型；分析并提取電路模型所對(duì)應(yīng)的寄生參數(shù)；確定PI設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)指標(biāo)；利用EDA工具和自有算法模型進(jìn)行精確仿真計(jì)算；考慮電源完整性的前提下，根據(jù)PI設(shè)計(jì)指 標(biāo)和仿真結(jié)果，快速確定合適的電源地IO數(shù)目；進(jìn)而解決了超大規(guī)模集成電路中的電源完 整性問(wèn)題。專利技術(shù)人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)仿真獲得的電源分配系統(tǒng)，其目標(biāo)阻抗較小， 導(dǎo)致需要設(shè)計(jì)過(guò)多的去耦電容，因而造成了整個(gè)電源分配系統(tǒng)的過(guò)設(shè)計(jì)，增加了電源分配 系統(tǒng)的成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的問(wèn)題是提供一種電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，通過(guò)該法獲得 的電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗準(zhǔn)確。為解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，包括基于負(fù)載芯片的電學(xué)特性，獲取電源分配系統(tǒng)對(duì)所述負(fù)載芯片的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流；將所述時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換為頻域翻轉(zhuǎn)電流；獲得與所述頻域翻轉(zhuǎn)電流對(duì)應(yīng)的所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗。可選的，所述基于負(fù)載芯片的電學(xué)特性，獲取電源分配系統(tǒng)的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流包括 建立包含所述負(fù)載芯片的I/o 口模型的仿真電路，向所述仿真電路輸入激勵(lì)信號(hào)，獲取電 源分配系統(tǒng)的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流。可選的，所述負(fù)載芯片的I/O 口模型為包含驅(qū)動(dòng)器及接收器的晶體管級(jí)接口電路 模型。可選的，所述將所述時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換為頻域翻轉(zhuǎn)電流通過(guò)傅里葉變換實(shí)現(xiàn)。可選的，所述獲得與所述頻域翻轉(zhuǎn)電流對(duì)應(yīng)的所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗通過(guò) 如下公式獲得_ {Power _ Supply _ Voltage )x {Allowed _Ripple)0017 Target _F Current其中ZTmget為目標(biāo)阻抗，Power_Supply_Voltage為負(fù)載芯片的供電電壓， Allowed_Ripple為電源噪聲容限，F(xiàn)_Current為頻域翻轉(zhuǎn)電流。為解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)還提供一種電源分配系統(tǒng)的仿真方法，包括采用上述的目標(biāo)阻抗的獲取方法獲取所述目標(biāo)阻抗；設(shè)計(jì)所述電源分配系統(tǒng)的仿真模型，所述仿真模型中，去耦電容的數(shù)量與所述目 標(biāo)阻抗相匹配。可選的，采用下述步驟，獲取去耦電容的數(shù)量基于所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗和去耦電容的寄生電阻獲取不同頻段的去耦 電容的數(shù)量M ;基于所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗、去耦電容的寄生電感和不同頻段的最高頻率 獲取不同頻段的去耦電容的數(shù)量N ；確定所述各個(gè)頻段的去稱電容的數(shù)量為max(M, N),其中max代表取最大值。可選的，所述電源分配系統(tǒng)為PCB電源分配系統(tǒng)和封裝電源分配系統(tǒng)。為解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)還提供一種電源分配系統(tǒng)的協(xié)同仿真方法，包括采用上述的電源分配系統(tǒng)的仿真方法獲得電源分配系統(tǒng)的仿真模型；對(duì)所述電源分配系統(tǒng)的仿真模型與負(fù)載芯片內(nèi)半導(dǎo)體的電源分配系統(tǒng)的仿真模型之間進(jìn)行協(xié)同仿真。可選的，所述對(duì)所述電源分配系統(tǒng)的仿真模型與負(fù)載芯片內(nèi)的半導(dǎo)體電源分配系統(tǒng)的仿真模型之間進(jìn)行協(xié)同仿真包括基于所述電源分配系統(tǒng)的仿真模型的諧振頻點(diǎn)以及芯片翻轉(zhuǎn)碼型，對(duì)所述電源分配系統(tǒng)的仿真模型與負(fù)載芯片內(nèi)半導(dǎo)體的電源分配系統(tǒng)的仿真模型之間進(jìn)行協(xié)同仿真。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)頻域翻轉(zhuǎn)電流獲得電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗，由于沒有直接采用時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流來(lái)獲取電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗，故獲得的目標(biāo)阻抗比通過(guò)時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流獲得的電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗準(zhǔn)確，且通過(guò)頻域翻轉(zhuǎn)電流獲得的目標(biāo)阻抗比通過(guò)時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流獲得的目標(biāo)阻抗大，故，防止了對(duì)電源分配系統(tǒng)的去耦電容的過(guò)設(shè)計(jì)，進(jìn)而減小了電源分配系統(tǒng)的成本。通過(guò)建立包含驅(qū)動(dòng)器和接收器的晶體管級(jí)接口電路模型來(lái)模擬負(fù)載芯片的IO接口，獲得了精確的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流，通過(guò)對(duì)時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換獲得了精確的頻域翻轉(zhuǎn)電流，進(jìn)而得到了更準(zhǔn)確的電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例的電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗獲取方法的流程圖2是DDR3接口電路模型的仿真電路；圖3是對(duì)圖2所示的DDR3接口電路模型的仿真電路運(yùn)行后獲得的DDR3 —個(gè)I/O 口的瞬態(tài)電流的時(shí)域波形圖4是對(duì)圖2所示的DDR3接口電路模型的仿真電路運(yùn)行后獲得的DDR3 —個(gè)I/O 口的瞬態(tài)電流的頻域波形圖5是負(fù)載芯片DDR3的電源分配系統(tǒng)的阻抗曲線圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)代集成電路工藝已進(jìn)入深亞微米階段，數(shù)字信號(hào)的上升/下降時(shí)間普遍為亞納秒量本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，其特征在于，包括：基于負(fù)載芯片的電學(xué)特性，獲取電源分配系統(tǒng)對(duì)所述負(fù)載芯片的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流；將所述時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換為頻域翻轉(zhuǎn)電流；獲得與所述頻域翻轉(zhuǎn)電流對(duì)應(yīng)的所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，其特征在于，包括 基于負(fù)載芯片的電學(xué)特性，獲取電源分配系統(tǒng)對(duì)所述負(fù)載芯片的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流； 將所述時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換為頻域翻轉(zhuǎn)電流； 獲得與所述頻域翻轉(zhuǎn)電流對(duì)應(yīng)的所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻杭。2.如權(quán)利要求1所述的電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，其特征在于，所述基于負(fù)載芯片的電學(xué)特性，獲取電源分配系統(tǒng)的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流包括建立包含所述負(fù)載芯片的I/Oロ模型的仿真電路，向所述仿真電路輸入激勵(lì)信號(hào)，獲取電源分配系統(tǒng)的時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流。3.如權(quán)利要求2所述的電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，其特征在于，所述負(fù)載芯片的I/O ロ模型為包含驅(qū)動(dòng)器及接收器的晶體管級(jí)接ロ電路模型。4.如權(quán)利要求1所述的電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，其特征在于，所述將所述時(shí)域翻轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換為頻域翻轉(zhuǎn)電流通過(guò)傅里葉變換實(shí)現(xiàn)。5.如權(quán)利要求1所述的電源分配系統(tǒng)目標(biāo)阻抗的獲取方法，其特征在于，所述獲得與所述頻域翻轉(zhuǎn)電流對(duì)應(yīng)的所述電源分配系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗通過(guò)如下公式獲得6.一種電源分配系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于，包括 采用權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的目標(biāo)阻抗的獲取方法獲取所述目標(biāo)阻抗； 設(shè)計(jì)所述電源分配系統(tǒng)的仿真模型，所述仿真模型中，去耦電容的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高劍剛，賈福楨，胡晉，金利峰，劉耀，李川，王彥輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：無(wú)錫江南計(jì)算技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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