高效数模混合电路设计与验证

基于Scientific Analog软件平台像数字电路一样设计与验证模拟电路

  • 模拟仿真及数模混合仿真日益复杂化,推动着仿真工具和代码语言不断更新。下图是模拟和数模仿真验证演进说明。Scientific Analog软件根据各种工具在仿真中的不足进行功能弥补和扩展。
SA-数模混合电路仿真验证软件

平台对比

数模混合仿真电路建模仿真

Scientific Analog-软件功能模块

  • XMODEL基于SystemVerilog数字化仿真流程,进行快速、精确的模拟/混合信号仿真验证。
  • GLISTER 图形化界面,不需写任何代码,即可从原理图创建top-down的模拟模型。将XMODEL和MODELZEN功能集成在virtuoso中,以图形化界面显示,操作便利。
  • MODELZEN 从电路原理图或网表自动生成bottom-up的模拟模型

1.XMODEL-事件驱动仿真

  • XMODEL仿真引擎将混合电路进行数字化仿真时,采用事情驱动方式提升仿真速度,保证混合电路仿真速度比拟与数字化仿真。
  • 首先,软件核心算法中利用xbit和xreal数据类型,并进行了事件定义,如下图所示。它是利用SV提供的数据结构进行变量定义,然后重新定义为新数据类型。仿真时会进行具体实例化。
  • 集成于cadence virtuoso平台,使我们可以用SystemVerilog进行快速而精确的模拟/混合信号仿真

  • XMODEL仿真流程如下:将原理图或netlists用内置组件进行映射,转换为数字模型,利用SV仿真器(例如VCS)仿真,采用XMODEL仿真引擎的核心算法(例如事件驱动),SV仿真生成的波形文件在XMODEL自带的波形查看器进行分析。
数模混合电路仿真

XMODEL-应用领域

  • 架构分析:软件作为top-down tool进行系统功能级验证,来探索可选架构。
  • 电路设计:设计人员进行电路设计,软件作为bottom-up tool对模拟电路进行功能级模型提取,然后用于上次系统进行联合验证。
  • 系统验证:对于大型数模混合系统,利用软件混合仿真功能进行芯片级验证。其速度比传统验证快10~100倍,且联合仿真完全兼容与数字仿真流程。

2.GLISTER

top-down建模
  • GLISTER是将XMODEL和MODELZEN功能集成在virtuoso的图形化界面。
  • 实现功能如下:
  • 利用组件在原理图中搭建电路并生成数字模型,实现top-down建模
  • 运行XMODEL仿真,也包括数模混合仿真
  • 利用MODELZEN,对电路级设计提取模型
  • GLISTER可以在virtuoso原理图中完成top-down建模,不需要编写代码。
  • 用户只需简单的将XMODEL提供的组件堆积在原理图中,然后连接在一起即可。
数模混合电路建模
电路建模
  • GLISTER可以在virtuoso原理图中完成top-down功能级电路建模,不需要编写代码。
电路建模
混合电路建模与仿真
  • 基于层次配置,GLISTER可以整合xmodel和spice的网表,并进行co-simulation
混合电路建模与仿真

3.MODELZEN

bottom-up建模
  • MODELZEN能从原理图或netlists,自动完成bottom-up建模。
  •  既能提取电路级模型,也能提取功能级模型
  •  模型参数利用SPICE仿真结合曲线拟合方式进行校准
  •  提取的模型仍然利用事件驱动方式进行仿真
数模混合电路建模仿真工具
GUI建模
  • 在原理图的GLISTER界面点击MODELZEN选项,可以对原理图自动生成仿真模型。
数模混合电路建模仿真工具
bottom-up建模与仿真
  • 下图是一个电路级运放电路案例,MODELZEN利用内置电路级组件进行映射,生成数字模型。
数模混合电路建模仿真

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