[發明專利]一種適用于NRZ和PAM4高速信號分析的AC電容建模方法

在審

• 申請號: 201911420199.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111177993A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陳懿;魯成;吳博文;朱振鋒;周飛飛;簡松
• 申請（專利權）人: 無錫市同步電子科技有限公司
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發明公開了一種適用于NRZ和PAM4高速信號分析的AC電容建模方法，涉及建模技術領域，該方法結合AC電容的外形尺寸數據和內部截面數據進行3D建模，同時通過電容值、S參數和TDR曲線修正直至建模精度符合要求，該方法可以建立高精度的AC電容模型、最大程度接近真實模型，滿足NRZ和PAM4在56GHz領域信號仿真分析的需要，同時由于該方法更貼近實際電容結構，電容內部寄生參數可以直接建模獲得、而不再通過外部迭代等效，因此電容模型的校準難度也大大下降。

技術領域

本發明涉及建模技術領域，尤其是一種適用于NRZ和PAM4高速信號分析的AC電容建模方法。

背景技術

隨著高頻通信、高速傳輸的發展，尤其是即將到來的5G時代，對串行通信速度的要求到達了一個新的高度。在56GHz和短距傳輸鏈路上，NRZ(稱為PAM2)仍然合適并且有用，而在其他場合，特別是在56Gbps和112Gbps，PAM4的四電平脈沖幅度調制將具有絕對優勢。針對NRZ和PAM4的高速信號開展有效的分析已經成為行業未來必由之路。由于信號速率的成倍提高，信號傳輸的通道特性就變得尤為重要。SerDes信道上發送端和接收端直流偏置往往是不一樣的，因此需要使用AC電容來隔離直流通道并提供交流耦合。AC電容對于各種高速電氣接口(OIF-CEI 28G VSR，SR，MR，and LR通道)都必不可少。隨著信號速率的提高，AC電容的寄生效應越來越明顯，AC電容的主要寄生參數來自PCB上的焊盤，因此對電容的建模需要充分考慮PCB的疊層結構和表層焊錫。

現有技術經常簡化或者忽略全波建模，由于模型的失真，導致對AC電容的仿真變得尤為困難，現有的對AC電容進行建模的技術方案主要有如下兩種：

(1)將AC電容型簡化為一個簡單RLC或者經過優化的復雜等效電路，比如專利號為CN100401306、名稱為“一種電容等效模型的建模裝置和方法”的專利，其通過選取等效參數計算電容等效模型的阻抗和預定條件判決過程的非解析方法來確定電容等效模型的等效參數，使得電容等效模塊的阻抗曲線能夠與電容的實際阻抗曲線高度吻合，以實現提高電容等效模型準確性，提高仿真分析結果精度的目的。該方法采用的是2D解算器建立了電容的等效模型，但是對于電容本身焊盤、電容間的寄生參數均未考慮。該模型適用于10G以下的低速率場景，因為低速率場景寄生參數對電容性能影響較小可以忽略不計，但該方法建立的電容模型并未考慮高速率下寄生參數的影響，因此無法適用于高速率場景。

(2)利用HFSS3D全波對AC電容進行建模，這種建模方法簡化的對AC電容進行建模：低頻采用短路金屬塊，高頻則用兩片PEC(完美導體)來表示兩組交錯電極。這兩個薄片連接到組裝的兩端，末端鍍錫金屬化，模擬電流的聚集效應。這種建模方法可以以考慮到焊盤帶來寄生參數的影響，但該方法僅采用兩片理想導體平面來模擬電容，電容過于理想。實際電容尤其是大量使用的MLCC陶瓷電容均為多層電容疊加來使得電容性能變好。由于其電容3D建模精度較低，在使用等效電路模擬后15G以上信道特性開始偏離真實特性，也不適用于高頻的信號的仿真分析。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種適用于NRZ和PAM4高速信號分析的AC電容建模方法，本發明的技術方案如下：

一種適用于NRZ和PAM4高速信號分析的AC電容建模方法，該方法包括：

確定待建模AC電容的性能參數實測值，性能參數實測值包括待建模AC電容的電容值、S參數和TDR曲線的實測值；

獲取待建模AC電容的外形尺寸數據并利用高精度電子顯微鏡獲取待建模AC電容的內部截面數據；

確定待建模AC電容的電容參數包括外形尺寸數據和內部截面數據，根據電容參數建立得到待建模AC電容的電容3D模型；

確定電容3D模型的性能參數仿真值，性能參數仿真值包括電容3D模型的電容值、S參數和TDR曲線的仿真值；