SIPI信号电源完整性之ADS中Vprbs电压源的高级用法

导读:在当今电子行业中信号仿真作为信号完整性、电源完整性的重要手段之一,正在被越来越多的企业和工程师所重视,而ADS在众多仿真软件中的作用无疑是举足轻重的;今天就来介绍一下ADS中时域仿真组件中的Vprbs电压源的用法;相信大家对于ADS的瞬态仿真控件并不陌生,这里举个例子,一笔带过;

如下波形就是通过时域瞬态仿真控件得到的波形:

值得说明一下波形是通过时间点、电压值的形式给出的,这就涉及到仿真的起始和结束时间,而波形仿真的准确度,这仿真的时间步长有关;

下面看一下同样速率的波形的边沿如果变缓的话,波形如下:

由此可以看出,波形边沿对信号质量的影响;

PRBS电压源的用法

上边对瞬态仿真控件就简单介绍到这里,下面来看一下PRBS电压源的用法;

PRBS码是Pseudo random binary sequence的缩写,即伪随机码,由移位寄存器和异或运算组成,进行异或运算的寄存器称为taps,寄存器的初始值称为seed,PRBS并不是真正的随机码,而是有一定的规律可言的,他的重复bit数为2的n次方-1,例如PRBS7的码型长度为2的7次方-1=127个;

下图是PRBS7的码型:

可以看到,码型具有一定的随机性,同时,在127bit后开始重复码型;

下面看一下,ADS中的PRBS电压源,此激励源中提供了四种输出码型的方式(NRZ),如下图:

下面分别介绍几种码型模式的使用方法:

1、maximal length LFSR:这种方式是根据软件定义好的tap和seed输出码型,用户只需给定register length的长度即可,设置界面和软件定义的PRBS的tap和seed如下图所示:

我们按照这个模式仿真PRBS7和PRBS15,码型如下:

可见不同的register length输出不同的码型;

2、user defined LFSR:用户自定义LFSR,即定义不同的tap和seed,设置界面如下图:

下面我们来分别设置不同的tap和seed,查看输出的码型:

系统默认的tap和seed

更改默认的seed

更改默认的tap

Seed和tap都更改

通过更改seed和tap的值,可以看到仿真得到的码型随之改变,因此有些协议里就定义了tap和seed的值,以便通过数学算法得到随机性更好地码型;

3、explicit bit sequence:明确的码型,即按照给定的码型进行输出,设置界面如下:

我们来设置不同的bitsequence,观察仿真结果,如下图:

默认的bitsequence

更改了bitsequence1

更改了bitsequence1

通过设置bitsequence模式后,我们更改了bitsequence的值,发现仿真输出的码型和我们设置的一致,且仿真软件是重复我们设置的bitsequence;

4、bit File:即通过定义文件的方式,定义特定码型,文件的格式定义为text即可,设置界面如下:

设置完成后点击ok;码型文件内容如下:

PRBS7

1010

按照如上文件设置的码型进行仿真,波形如下:

BitFile_PRBS7

BitFile_1010

通过上述仿真,我们发现,bitFile模式仿真出来的波形和文件定义的也一样,这种方式本质上和explicit bit sequence定义的码型一样,都是通过定义特定bit流的方式定义输出码型,但是这种通过bitFile的方式定义码型似乎更加方便一些,另外需要注意的是,软件也会重复输出bitFile定义的码型;

通过上述介绍,我们可以通过四种模式定义输出PRBS码型,当然也可以输出其他类型的码型,根据我们的需求选择合适的模式,定义所需要的码型,就可以将PRBS电压源灵活的应用了,下面来看一下,此激励源的去加重如何设置;

去加重的设置界面如下图所示:

设置enableDeEmphasis=yes,即使能去加重;

DeEmphasisMode设置有两项,percent Reduction和dB loss,按照percent Reduction设置,则去加重的大小按照百分比来定义,这个百分比是指有去加重的bit的电压值/没有去加重bit的电压值,也可以按照dB loss来设置去加重的大小,这样设置则将上述的电压比值用20*log(V2/V1)的形式定义;

DeEmphasis:即设置去加重的大小,大小按照上边选择的mode进行对应的设置;

DeEmphasisTap:这个参数是设置去加重在同一个连续电平中实施了几次,具体参看下边的波形;

DeEmphasisSpan:这个参数是定义去加重的bit宽度,span=1,则代表连续电平中除去第一个bit,剩下的bit进行去加重,span=2,则代表连续电平中除去前两个bit,剩下的bit进行去加重,需要注意,这个span的值可以设置小数;

下面来看一下,去加重的波形:

上图是设置了3.5dB去加重之后的波形和原始波形对比,这里是通过dB Loss的方式定义的;

下面看一下3.5dB和6dB去加重的波形对比:

下面看一下dB loss的方式和percent reduction两种方式的对比,波形如下:

如图所示,通过dB loss的方式定义去加重的大小为6.02dB,通过percent reduction的方式定义去加重的大小为50%,可见两种方式定义的去加重本质上是一样的;

下面来看一下DeEmphasisTap的含义:

上图是仿真的tap值分别等于1、2、3的波形,可以清楚看到tap参数的含义和作用;

下面来看DeEmphasisSpan的含义:

上图是仿真的span的值分别等于1、1.5、2的波形,通过仿真的波形可以清楚看到span的含义;

PRBS电压源还有一些基本设置,如速率、边沿时间、延时等参数,就不一一展示了,下面再来看一下几个jitter的设置;

先看Rj的设置,设置界面如上图,enableRJ=yes,即使能Rj,RJrms参数即RJ的RMS值,RJbw参数是设置RJ的频谱范围;

上图是在电压源处设置了RJrms=10ps的jitter值,我们此处大概看看这个值;

上图是在电压源处设置了SJ=100ps的jitter值。

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