[發(fā)明專利]一種高速電路系統(tǒng)最壞電源噪聲的精確預測方法

有效

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• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106886636B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 初秀琴;李桃;路建民;李玉山
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

本發(fā)明提出了一種高速電路系統(tǒng)最壞電源噪聲的精確預測方法，用于解決現(xiàn)有技術中存在的預測效率和精度難以兼顧的技術問題，實現(xiàn)步驟為：對電源分配網絡進行頻域仿真，獲得電源分配網絡輸出端口的頻域自阻抗曲線；確定電源分配網絡頻域自阻抗曲線中最大峰值對應的反諧振頻率值，并利用該反諧振頻率值，對占空比為50％的周期矩形波進行調制，得到引起最壞電源噪聲的輸入碼型；仿真得到電源分配網絡輸出端口的上升電流和下降電流；預測電源分配網絡輸出端口的最壞電流；計算電源分配網絡的時域阻抗；計算高速電路系統(tǒng)的最壞電源噪聲。本發(fā)明在保證預測效率的前提下，提高了預測精度，可應用于高速電路系統(tǒng)中信號完整性的分析。

技術領域

本發(fā)明屬于電路與系統(tǒng)設計技術領域，具體涉及一種高速電路系統(tǒng)最壞電源噪聲的精確預測方法，可應用于高速電路系統(tǒng)中信號完整性的分析。

背景技術

隨著集成電路制造工藝的發(fā)展，片上特征尺寸的減小，集成規(guī)模的擴大，現(xiàn)代高性能芯片的發(fā)展趨勢是時鐘頻率提高、供電電壓降低、電流增大；由于工藝技術的持續(xù)改進，封裝設計卻保持相對不變,導致芯片門的開關速度提高時，現(xiàn)有封裝更加表現(xiàn)出其電感性。隨著芯片電流和封裝電感的不斷增大，高速電路系統(tǒng)的電源噪聲也逐漸增大。由于電源噪聲逐漸增大，而供電電壓逐漸降低，導致電源噪聲容限逐漸變小，進而使得電源噪聲對信號質量的影響逐漸增大。為了改善高速電路系統(tǒng)的性能，需要通過預測高速電路系統(tǒng)的最壞電源噪聲來分析并抑制電源噪聲，而預測最壞電源噪聲的關鍵技術是快速精確地求解最壞電源噪聲。

目前業(yè)界通常求解高速電路系統(tǒng)電源噪聲的方法主要有以下三類：(1)采用解微分方程或者差分方程的方法，這種方法適用于簡單電路，對于復雜電路求解微分方程或者差分方程比較困難。(2)采用時域瞬態(tài)仿真分析的方法，時域瞬態(tài)仿真是采用大量偽隨機碼作為激勵來得到最壞電源噪聲，該方法求解的結果非常精確，但是仿真消耗大量時間，導致產品開發(fā)周期延長。(3)Jiangyuan Qian,Shiji Pan在其發(fā)表的“Power DistributionNetwork Worst-Case Power Noise and an Efficient Estimation Method”(IEEEElectronic Components and Technology Conference，2014)論文中，提出了一種求解最壞電源噪聲的方法TPN-YC，通過瞬態(tài)仿真獲取電源分配網絡(Power DistributionNetwork,PDN)的階躍響應，對其求導得到PDN的脈沖響應，然后將PDN輸出端口的電流與PDN的脈沖響應進行卷積得到時域電源噪聲，該方法可以快速獲得PDN的脈沖響應，解決了時域瞬態(tài)仿真速度慢的問題，但是該方法在獲取PDN的階躍響應時，由于輸入波形的邊沿不可能是理想邊沿，所以PDN的脈沖響應不精確，導致計算的電源噪聲誤差較大。

綜上所述，現(xiàn)有的時域瞬態(tài)仿真分析方法的精度高，但預測效率低，TPN-YC提高了預測效率，但不能保證預測精度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出了一種高速電路系統(tǒng)最壞電源噪聲的精確預測方法，用于解決現(xiàn)有技術中存在的預測效率和精度難以兼顧的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案，包括如下步驟：

(1)對線性時不變高速電路系統(tǒng)的電源分配網絡進行頻域仿真，獲得電源分配網絡輸出端口的頻域自阻抗曲線；

(2)確定電源分配網絡頻域自阻抗曲線中最大峰值對應的反諧振頻率值，并利用該反諧振頻率值，對占空比為50％的周期矩形波進行調制，得到引起最壞電源噪聲的輸入碼型；

(3)對高速電路系統(tǒng)進行仿真，得到電源分配網絡輸出端口的上升電流I_rise和下降電流I_fall，實現(xiàn)步驟為：

3a)在高速電路系統(tǒng)驅動器的輸入端輸入上升邊波形，得到電源分配網絡輸出端口的上升電流I_rise；