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ADS传输线建模和TDR仿真

2017-06-11   来源:互联网   点击:
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在信号仿真中,传输线建模是最普遍,最基本的技能,目前应用比较多的大概有下面几种方法:


  • 在Post layout simulation中,Layout文档导入EDA软件比如Sigrity PowerSI, Anays Siwave  后直接加Port, 提取S参数,然后在其他Circuit Simulation tool 里面进行后续仿真。

  • 用HFSS对传输线进行精确建模,仿真,输出S参数

  • 调用Circuit simulation tool (如ADS,Designer)里面的传输线模型进行仿真


这三种方法各有利弊,第一种在Post simulation中得天独厚,尤其是进行DDR等并行总线的仿真时,非常方便,但是频率升高以后,2.5D tool 准确性有待讨论,3D tool仿真需要很长时间,对仿真机器要求也很高,第二种在准确性方面是业界标杆,但是建模过程复杂,耗时耗内存,几乎不太可能用HFSS输出一个S48P的S参数,第三种建模方法最为简单方便,准确性方面也并无太大偏差,故而应用最为广泛。


本文主要介绍用ADS来进行传输线的建模方法。


1Stripline建模



用最典型的Stripline叠层为例,需要在ADS里对下面传输线进行建模:



在原理图中插入下图的叠层模型,如下图进行设置,便完成了对这对差分线的建模:



如果需要考虑Crosstalk的影响,也可以加进来多组差分线,假如要对三组差分线进行建模,差分对之间的间隔为40 mil。



这样就完成对传输线的建模,可以加到整个链路中进行仿真了,是不是很简单哦。


2Microstrip Line建模



对于微带线来说,由于一些绿油的参数很难定义,所以用ADS建模准确性比带状线要难控制一些,但是对于大部分应用来说,也是完全可以接受的。



对上面叠层进行建模,同样进行简单设置



3对传输线进行TDR仿真



ADS有专用的阻抗计算器LineCalc, 但今天我们用电路仿真的方法来进行TDR, 该方法同样适应于对S参数进行TDR仿真。


1、TDR仿真原理

时域反射计(TDR)的原理是由阶跃信号发射器产生一个阶跃信号到被测件,然后测量反射信号的大小并记录延迟时间,计算发射系数,利用反射系数和已知信号源的特性阻抗,即可推导出被测件的特性阻抗,在仿真中,通常用电压来计算被测件的阻抗,假如电路如下图,已知Vs, R0, 需要计算出Z0。



根据最基础的电路知识,即可推导出Z0的计算公式。


2、用ADS进行TDR仿真

从上面思路出发,在ADS里面搭建电路图, 如下:



运行仿真,结果如下图,阻抗值为84.92 Ohm左右。



用Poplar对此叠层进行验证,阻抗值为85.67 Ohm,相差在合理范围之内



同理,对Microstrip传输线进行验证,ADS仿真值为83.74 Ohm,Poplar 计算值为84.19 Ohm,其差异在合理范。



总结:用ADS对传输线进行建模,方便简单,并且阻抗值和Poplar计算值相差很小,可以满足大多数工程应用。

出处:王彦武 信号完整性之旅

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