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金属氧化物半导体互连和相声

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这个例子展示了如何构建和模拟一个RC树使用射频电路工具箱™。

在“渐近波形评价时机分析”(IEEE计算机辅助设计,卷,9日4号,1990年4月),掠夺和Rohrer树和模拟一个RC电路模型信号完整性和相声在中心频率MOS电路互连。这个例子证实了他们使用射频仿真工具箱软件。

电路,在下图中复制,包括11个电阻和12电容。摘要掠夺和Rohrer:

  • 应用一个斜坡电压输入

  • 计算瞬态响应

  • 策划的输出电压在两个不同的电容,C7和C12。

interconnect_with_crosswalk_rfckt.png

图1:一个RC树模型与相声MOS互连。

与射频工具箱,您可以在MATLAB编程构造这个电路和执行信号完整性仿真。

这个例子展示了:

  1. 如何使用电路,电阻器,电容器与添加函数编程方式构建电路。

  2. 如何使用克隆,setports,sparameters对象为每个期望输出值计算的参数在一个宽的频率范围。

  3. 如何使用s2tf与Zsource = 0和Zload =正计算从输入每个所需的输出电压传递函数。

  4. 如何使用rationalfit生产函数有理函数近似获取理想的rc电路的行为非常高的精确度。

  5. 如何使用timeresp函数来计算输入电压的瞬态响应波形。

插入节点的数字线路图

在构建电路之前使用电阻器和电容器对象,我们必须数量的节点电路如图1所示。

interconnect_with_crosswalk_rfckt_nodes.png

图2:数字电路的节点

通过编程构造电路

创建一个电路并使用添加函数来填充电路与命名电阻器和电容器对象。

电路=电路(“相声”);添加(2[1],电路电阻(10,R1的)添加([2 0]电路,电容器(0.114 e-12,“C1”)添加(2[3],电路电阻(72年R2的)添加([3 0]电路,电容器(1.238 e-12,C2的)添加(3[4],电路电阻(34岁R3的)添加([4 0]电路,电容器(0.021 e-12,“C3”)添加(4[5],电路电阻(96年“R4”)添加([5 0]电路,电容器(0.028 e-12,“C4”)添加(5[6],电路电阻(72年R5的)添加([6 0]电路,电容器(0.007 e-12,“C5”)添加(6[7],电路电阻(10,“R6”)添加([7 0]电路,电容器(1.048 e-12,“C6”)添加(8[7],电路电阻(120年“R7”)添加([8 0]电路,电容器(0.47 e-12,“C7”)添加(12[8],电路电阻(24日R8的)添加(电路(12 0),电容器(0.2 e-12,“C8”)添加(电路、2[10]、电阻器(48岁“R9机型”)添加(电路,(10 0),电容器(0.007 e-12,“制备”)添加(11[10],电路电阻(24日“R10”)添加(11[0]电路,电容器(0.2 e-12,“10大”)添加(电路,8[9],电容器(0.1 e-12,“C11”)添加([9 0],电路电阻(1000年“R11”)添加([9 0]电路,电容器(1 e-12,“C12”))

仿真设置

掠夺和Rohrer所使用的输入信号是一个从0到5伏特电压斜坡上升时间的一个纳秒和10纳秒的时间。以下的MATLAB代码模型和1000个时间点与这个信号sampleTime0.01纳秒。

下面的MATLAB代码也使用logspace函数来生成一个向量101对数间隔1赫兹至100 GHz频率分析。指定一组广泛的频率点提高了仿真精度。

sampleTime = 1 e-11;t = (0:1000) * sampleTime;输入= [(0:100)* (5/100);(101:1000)* 0 + 5];频率= logspace (11101 0) ';

计算每个2个网络的参数

计算响应不同C7和C12电容器、两个独立参数计算必须:首先,假设C7电容器代表输出端口,第二,假设C12电容器代表输出端口。计算的参数为每个设置:

  1. 复制原来的电路电路使用克隆函数。

  2. 定义输入和输出端口的网络使用setports函数。

  3. 计算出的参数使用sparameters对象。

计算的参数与C7电容器代表输出端口。

cktC7 =克隆(电路);setports (cktC7 [1 0], [0] 8) S_C7 = sparameters (cktC7频率);

计算的参数与C12电容器代表输出端口。

cktC12 =克隆(电路);setports (cktC12 [1 0], [0] 9) S_C12 = sparameters (cktC12频率);

模拟每个2个网络

来模拟每个网络:

  1. 的s2tf函数,选择= 2从源电压,计算得到输出电压。它允许任意源和负载阻抗,在这种情况下Zsource = 0和Zload =正。由此产生的转移函数tfC7和tfC12频率相关的数据向量,可以符合有理函数近似。

  2. 的rationalfit函数生成高精度有理函数近似。由此产生的近似匹配网络机器精度。

  3. 的timeresp函数定义的状态空间方程解析解计算有理函数逼近。这种方法是足够快的让一个推动通过一个通道一百万位。

模拟cktC7电路。

tfC7 = s2tf (S_C7 0正无穷,2);fitC7 = rationalfit(频率、tfC7);outputC7 = timeresp (fitC7、输入、sampleTime);

模拟cktC12电路。

tfC12 = s2tf (S_C12 0正无穷,2);fitC12 = rationalfit(频率、tfC12);outputC12 = timeresp (fitC12、输入、sampleTime);

情节瞬态响应

输出匹配图23和24的掠夺和Rohrer纸。情节的斜坡响应低,中心频率与相声MOS电路互连。

图绘制(t,输入,t, outputC7“线宽”2)轴([0 2.5 e-9 0 5.5]);标题(低的斜坡响应——中心频率MOS电路互连相声的);包含(的时间(秒));ylabel (的电压(伏));传奇(“Vinput”,“V (C7)”,“位置”,“西北”);

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题斜坡响应中心频率的低收入MOS电路互连与相声包含2线类型的对象。这些对象代表Vinput, V (C7)。

情节相声在低收入和斜坡输入中心频率MOS电路互连。

图绘制(t,输入,t, outputC12“线宽”2)轴([0 5 e-9 0。5)标题(中心频率的相声在低收入MOS电路互连与斜坡输入的)包含(的时间(秒))ylabel (的电压(伏))传说(“Vinput”,“V (C12)”,“位置”,“东北”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题相声在中心频率MOS电路互连与斜坡输入包含2线类型的对象。这些对象代表Vinput, V (C12)。

验证合理合适的适用范围之外

虽然没有显示在这个例子中,您还可以使用freqresp功能检查的行为rationalfit函数在指定的频率范围。指定范围之外的健康有时候会导致令人惊讶的行为,尤其是附近的频率数据0赫兹(DC)没有提供。

执行此检查的有理函数逼近在这个例子中,取消和MATLAB运行以下代码。

% widerFreqs = logspace (0, 1001);% respC7 = freqresp (fitC7 widerFreqs);%图%重对数(频率、abs (tfC7),‘+’, widerFreqs, abs (respC7))% respC12 = freqresp (fitC12 widerFreqs);%图%重对数(频率、abs (tfC12),‘+’, widerFreqs, abs (respC12))

例如如何构建和模拟这个RC电路使用RFCKT对象树,看到的金属氧化物半导体互连使用RFCKT对象和相声。

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