技术资讯 | IBIS元件模型相关知识

深圳(耀创)电子科技有限公司 2022-02-14 1114

描述

‍‍IBIS模型介绍

随着数字系统性能的不断提升，信号输出的转换速度也越来越快，在信号完整性分析中，不能简单的认为这些高速转换的信号是纯粹的数字信号，还必须考虑到它们的模拟行为。为了在PCB进行生产前进行精确的信号完整性仿真并解决设计中存在的问题，要求建立能描述器件I/O特性的模型。这样，Intel最初提出了IBIS的概念，IBIS就是I/O Buffer Information Specification的缩写。

为了制定统一的IBIS格式，EDA公司、IC供应商和最终用户成立了一个IBIS格式制定委员会，IBIS公开论坛也随之诞生。在1993年，格式制定委员会推出了IBIS的第一个标准Version 1.0，以后不断对其进行修订，1999年公布的Version 3.2，这一标准已经得到了EIA的认可，被定义为ANSI/EIA-656-A标准。每一个新的版本都会加入一些新的内容，但这些新内容都只是一个IBIS模型文件中的可选项目而不是必须项目，这就保证了IBIS模型的向后兼容性能。

一个IBIS文件包括了从行为上模拟一个器件的输入、输出和I/O缓冲器所需要的数据，它以ASCII的格式保存。IBIS文件中的数据被用来构成一个模型，这个模型可以用来对印刷电路板进行信号完整性仿真和时序分析。进行这些仿真所需的最基本的信息是一个缓冲器的I/V参数和开关参数(输出电压与时间的关系)。要注意的是，IBIS本身只是一种文件格式，它说明在一个标准的IBIS文件中如何记录一个芯片的驱动器和接收器的不同参数，但并不说明这些被记录的数据如何使用，这些参数要由使用IBIS模型的工具来读取。

IBIS模型是以元件为中心的，也就是说，一个IBIS文件允许你模拟整个的一个元件，而不仅仅是一个特定的输入、输出或I/O缓冲器。因而，除了器件缓冲器的电学特性参数以外，IBIS文件还包括了器件的管脚信息以及器件封装的电学参数。从Version 1.1开始，就定义了一个IBIS模型文件的最基本的组成元素为I/V数据表、开关信息和封装信息)。

输出模型比输入模型多一个pull-up，pull-down的V/T曲线。

IBIS模型结构

‍‍IBIS模型结构

C_pkg，R_pkg，L_pkg为封装参数；C_comp为晶片pad电容；Power_Clamp，GND_Clamp为ESD结构的V/I曲线。输出模型比输入模型多一个pull-up，pull-down的V/T曲线。,输入的基本结构。

图中，模块2 Pullup和模块1 PullDown表现了标准输出缓冲器的上拉和下拉晶体管，用直流I/V数据表来描述它们的行为。

模块3中的Power_Clamp和Gnd_Clamp是静电放电或钳位二极管，也是用直流I/V数据表来描述的。

模块4在IBIS文件中是Ramp参数，表示输出从一个逻辑状态转换到另一个逻辑状态，用dV/dt来描述某一特定阻性负载下输出波形的上升沿和下降沿。

模块5描述的是体电容和封装寄生参数，其中C_comp是硅晶元电容，它是不包括封装参数的总的输出电容_L_pkg、R_pkg和C_pkg分别是由封装带来的寄生电感、寄生电阻和寄生电容。如果描述的仅仅是输入管脚的IBIS模型，则只由模块3和模块5两部分组成即可。IBIS规范要求的I/V曲线的范围是Vcc到(2*Vcc)，制定这一电压范围的原因是，由全反射所引起的过冲理论上的最大值是两倍的信号摆幅。Gnd_Clamp的I/V曲线范围定义为-Vcc到Vcc，而Power_Clamp的I/V曲线范围是0到(2*Vcc)。要注意的是，Pullup和Power_Clamp在IBIS文件中的电压V table为Vcc-Voutput。

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