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1、 绪论11.1 IBIS模型的介绍11.2 IBIS的创建3 IBIS模型的创建32.1 准备工作32.1.1 基本的概念32.1.2 数据列表的信息42.2数据的提取42.2.1 利用Spice模型42.2.2 确定I/V数据4边缘速率或者是 V/T波形的数据的测量7试验测量获取I/V和转换信息的数据72.3数据的写入82.3.1 IBS文件的头I信息8器件和管脚的信息82.3.3 关键词 Model的使用 93用IBIS模型数据验证模型103.1 常见的错误103.2 IBIS模型的数据验证123.2.1 Pullup、Pulldown 特性123.2.2 上升和下降的速度(Ramp ra
2、te)123.2.3 上下拉特性和 Ramp rate的关系123.3用IBIS模型数据验证模型参数的实例12 绪论1.1 IBIS模型的介绍IBIS （Input/Output Buffer Informational Specifation ）是用来描述 IC 器件的输入、输出和 l/OBuffer 行为特性 的文件，并且用来模拟Buffer和板上电路系统的相互作用。在IBIS模型里核心的容就是 Buffer的模型，因为这些Buffer产生一些模拟的波形，从而仿真器利用这些波形，仿真传输线的影响和一些高速现象（如串扰，EMI等。）。具体而言IBIS描述了一个Buffer的输入和输出阻抗（通
3、过 I/V曲线的形式）、上升和下 降时间以及对于不同情况下的上拉和下拉，那么工程人员可以利用这个模型对PCB板上的电路系统进行SI、串扰、EMC以及时序的分析。IBIS模型中包含的是一些可读的ASCII格式的列表数据。IBIS有特定的语法和书写格式。IBIS模型中还包括一些电气说明如 V、V、V以及管脚的寄生参数（如管脚的引线 R、L、C）等。有一点需要注意的是 IBIS模型并不提供IC器件：功能信息、逻辑信息、输入到输岀的时间延迟等。也就是说，IBIS模型只是提供了器件的输入、输出以及I/O Buffer的行为特性，而不是在IC器件给定不同的输入，测量对应不同的输出波形；而是在描述器件有一个
4、输入时，我们看不同情况下输出的特性（具体的说我们可以在输出端接 一个电压源，这样我们在确保器件输岀高电平或者是低电平时，调整电压源的数值，可以测岀不同的电流，这样我们就可以在确保输岀管脚输岀某一个状态时得岀一些I/V的数值，至于电压源具体的变化围后面的容会涉及到）。所以对于器件商家而言IBIS模型不会泄漏器件的部逻辑电路的结构。要实现上面提到的对系统的SI和时序的仿真，那么需要的基本的信息就是Buffer的I/V曲线和转换特性。IBIS模型中Buffer的数据信息可以通过测量器件得出也可以通过器件的SPICE模型转换得到。IBIS是一个简单的模型，当做简单的带负载仿真时，比相应的全Spice三
5、极管级模型仿真要节省1015倍的计算量。IBIS模型是基于器件的。也就是说一个IBIS模型是对于整个器件的管脚而言的，而不是几个特殊的输入、输出或者是I/O管脚的Buffer。因此，IBIS模型中除了一些器件 Buffer的电气特性，还包括pin-buffer的映 射关系（除了电源、地和没有连接的管脚外，每个管脚都有一个特定的Buffer），以及器件的封装参数。IBIS提供两条完整的 V I曲线分别代表驱动器为高电平和低电平状态，以及在确定的转换速度下状态转 换的曲线。V I曲线的作用在于为IBIS提供保护二极管、TTL推拉驱动源和射极跟随输出等非线性效应 的建模能力。一般而言，IC器件的输入
6、、输出和I/O管脚的Buffer的行为特性是通过一定的形式描述的。下面分别对于 输入、输出和I/O管脚Buffer的表述形式作一个介绍。对于一个输出或者是I/O管脚的Buffer需要下列的相关数据：在输岀为逻辑低时，输岀管脚Buffer的I/V特性在输出为逻辑高时，输出管脚Buffer的I/V特性在输出的电平强制在 V以上和GND以下时，输出管脚 Buffer的I/V特性 Buffer由一个状态转换为另一个状态的转换时间Buffer的输出电容对于一个输入管脚的 Buffer需要以下的数据：输入Buffer的I/V曲线（包括电平高于 V或者是低于GND）Buffer的输入电容一般情况，IBIS模
7、型包含以下一些信息，IBIS模型的结构如下图1.1所示。1. 关于文件本身和器件名字的信息。这些信息用以下的关键词描述：IBIS Ver IBIS的版本号，File Name文件的名称,File Rev 文件的版本号,Component器件的名称和 Manufacturer. 器件的制造商。2. 关于器件的封装电气特性和管脚与Buffer模型的映射关系。可以使用关键词Package和Pin描述。3. 为了表述器件管脚的 Buffer所需要的相关的数据信息。关键词Model是用来表示每个Buffer 的数据，具体的容有：Model_type（Buffer 的类型）、Vinh、Vinl 以及C_c
8、omp （IC 芯片的电容）。在前面的容中提到了 Buffer的特性描述，在IBIS模型中需要下面的一些关键词描述：Pull-up、 Pull-down、GND clamp、Power clamp和Ramp。当然对于不同的 Buffer 可能 不需要上面的全部的关键词来描述。如0C和漏极开路电路就不需要Pull-up关键词的数据信息。图1.1 IBIS模型的结构图下面就图1.1的容作一个说明。在图的右半部分的容有的是IBIS模型中的关键词；没有方括号的条目则代表的是子参数的标题。同时对于红颜色的字符“Y”标明在IBIS模型中是必选项；而“ N”则是标明该容在IBIS模型中为任选项。1.2 IB
9、IS的创建创建一个标准的IBIS模型需要5个步骤。具体的容如下所示。1创建模型前的准备工作。这包括：确定模型的复杂度、确定器件的工作电压以及环境温度，获取器件本身的相关信息（如封装形式，封装参数等）。2通过直接测量或者是仿真的方法得岀输岀或者是I/O管脚的I/V曲线的数据。3将数据写入IBIS模型的列表中。4数据的验证。以上是对于创建一个IBI S模型需要步骤的简要说明，所以下面就每一个步骤的具体操作做一个详细 的介绍。2IBIS模型的创建2.1 准备工作2.1.1 基本的概念在创建IBIS模型之前首先是搜集信息。这些信息包括：确定 IC器件的Buffer有几种类型、器件的封装形 式以及工作电
10、压、器件工作的温度、I/O Buffer是否工作在多电源情况以及钳位二极管（静电保护）的参考电源是否和Buffer相同等。器件的封装信息有器件管脚的引线参数（引线电阻R、引线电感L、引线电容C ）以及管脚和信号名的对应关系。这里涉及到一个器件电容C （Die Capacitance）的概念，器件的电容和引线电容是不同的两个概念，但是两者是有关系的。C = C C众所周知，一个IC器件的Buffer类型至少有两种：基本的输出或者I/O的Buffer和输入Buffer。一些复杂的器件也许有多种类型的Buffer。例如时钟输出端的 Buffer的驱动能力比较强，相对而言地址和数据线的输岀端的Buff
11、er的驱动能力就差一些，同样对于一些不太重要的信号的输岀端的驱动能力就更低了。现在 的趋势是在IC器件部使用尽可能少或者是单一类型的Buffer。器件的Buffer的作用是提高器件的驱动能力，同时还起到一个隔离的作用。如果器件的Buffer是单一的，这样所有的输出和I/O信号的I/V曲线都相同了，这也意味着IBIS模型的简化。但是在实际的操作中，一般不是单一类型的，即使是单一类型的 Buffer，也不是IC所有的输出和I/O管脚的I/V曲线也是不尽相同的。因为每个管脚的输出电容、封装参数以及信 号的功能都存在差异。然而我们可以将一些信号分到一些适当的Buffer类型里。具体的操作如下所述。首先
12、是按管脚的类型将输入管脚和输岀或者I/O管脚分开。输入管脚只需要I/V曲线，不需要上升或下降时间的信息。在这基础上根据输入管脚的输入电容和封装参数加以区分，将具有相同的输入电容和封装参 数的管脚分为一个集合。对于输岀和I/O管脚。一般情况下首先是根据这些信号的功能分类。然后再根据管脚的输岀电容和封装参 数分组。例如，对于一个微处理芯片的地址信号线，数据信号线和控制信号线要分为3类，接着将以上的3类根据不同的输出电容和封装参数再分为不同的组。在创建IBIS模型之前，根据I/O Buffer的特性和结构确定要创建的IBIS模型的版本号。因为不同的版本号 所支持的容是有所区别的。同时一个模型可以代表
13、一个具体存在的器件，也可以代表一个典型封装的器件 系列。实际上IBIS模型提供了 3中模式。慢模式（驱动能力最弱，边缘变换最慢）、典型的模式和快模式（驱动 能力最强，边缘变换最快）。这些工作的模式一般是以下几种情况所决定：硅片的工作环境。如器件的功率和周围环境的温度。硅片的操作的限制。同步输出开关的数量。2.1.2 数据列表的信息当我们一旦完成了以上工作后，就开始需要一些具体的信息来创建器件的一个IBIS模型。有些具体的信息对于器件而言是整体性质的，直接填到IBIS文件的列表中；而有些条目则是用来做仿真的数据。一般而言创建者需要以下的信息：IBIS Specification : IBIS的说
14、明信息（如IBIS的版本号）。Buffer Schematics :器件的Buffer的类型（如标准的 CMOS推拉电路、漏极开路等）。Clamp Diode and Pullup references :钳位二极管和上拉参考电平。对于一些器件而言钳位二极管和上拉参考电平可能是不同的（一般是钳位二极管连接的电平要比上拉参考电平小一些），尤 其是多电源供电的器件。Packaging Information :封装信息。IBIS模型需要的管脚名和信号名以及管脚名和Buffer类型的对应关系列表。Packaging Electrical :封装的电气信息。主要包括器件管脚的封装信息。如R_pin、L
15、_pin以及C_pin。Signal Information :决定某些信号在创建IBIS模型可以忽略。如一些测试盘垫或者一些静态的 控制信号等可以忽略。Die Capacitance :器件的电容。这是由盘垫看进去的电容（C_comp参数）。VinL and VinH Parameters :一个完整的IBIS模型的输入和I/O Buffer的信息应该包括 VinL 和 VinH参数。2.2数据的提取作完了准备工作，就需要确定器件所需要的I/V曲线和转换时间（U/T曲线）数据了。对于输岀和I/O管脚需要I/V曲线和rise/fall时间的信息，而对于输入管脚则只需要I/V曲线。2.2.1 利用Spice模型如果我们可以得到有关器件的 HSPICE模型或者是其他可以使用的 SPICE模型，那么可以使用 S2ibis （一 个可以将SPICE模型转换位IBIS模型的软件）提取有关 Buffer的I/V和V/T的曲线
