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金属氧化物半导体互连使用RFCKT对象和相声

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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_crosstalk_rfckt.png

图1:RC树模型与相声MOS互连。

与射频工具箱软件,你可以在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rfckt.seriesrlc,rfckt.shuntrlc,rfckt.series,rfckt.cascade对象以编程方式构建电路作为两种不同的网络,根据所需的输出。

  2. 如何使用分析函数来提取的参数为每个2个网络宽频率范围。

  3. 如何使用s2tf函数与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。

重新绘制电路作为不同的2个网络

复制两个输出情节,射频工具箱计算输出电压C7和C12。为此,电路必须表示为两个截然不同的2个网络,每个都有适当的电容器的输出。图2显示了2个配置计算的电压C7。图3显示了配置C12。2个网络保留原来的电路拓扑,并共享相同的结构。

two_port_C7.png

图2:电路与输出跨2个网络C7。

two_port_C12.png

图3:电路与输出跨2个网络C12。

使用RLC构建块

所有的构件都是由选择适当的值的rfckt.shuntrlc如图4所示的对象rfckt.seriesrlc对象如图5所示。2个积木然后连接使用rfckt.cascade对象如图6所示rfckt.series对象如图7所示。

rfckt_shuntrlc.png

图4:2个网络使用的创建rfckt.shuntrlc对象。

rfckt_seriesrlc.png

图5:2个网络使用的创建rfckt.seriesrlc对象。

rfckt_cascade.png

图6:与连接2个网络rfckt.cascade对象。

rfckt_series.png

图7:与连接2个网络rfckt.series对象。

件2个网络共享

下面的MATLAB代码构造两个变量之间的部分网络共享。

R1 = rfckt.seriesrlc (“R”10);C1 = rfckt.shuntrlc (“C”0.114 e-12);R9机型= rfckt.shuntrlc (“R”48岁);制备过程= rfckt.shuntrlc (“C”0.007 e-12);R10 = rfckt.shuntrlc (“R”、24);C10 = rfckt.shuntrlc (“C”0.2 e-12);R10C10 = rfckt.series (“电路”,{R10, C10});C9R10C10 = rfckt.cascade (“电路”,{C9, R10C10});R9C9R10C10 = rfckt.series (“电路”{R9机型,C9R10C10});R2 = rfckt.seriesrlc (“R”,72);C2 = rfckt.shuntrlc (“C”1.238 e-12);R3 = rfckt.seriesrlc (“R”34);C3 = rfckt.shuntrlc (“C”0.021 e-12);R4 = rfckt.seriesrlc (“R”,96);C4 = rfckt.shuntrlc (“C”0.028 e-12);R5 = rfckt.seriesrlc (“R”,72);C5 = rfckt.shuntrlc (“C”0.007 e-12);R6 = rfckt.seriesrlc (“R”10);C6 = rfckt.shuntrlc (“C”1.048 e-12);R7 = rfckt.seriesrlc (“R”,120);R8 = rfckt.shuntrlc (“R”、24);C8 = rfckt.shuntrlc (“C”0.2 e-12);R8C8 = rfckt.series (“电路”,{R8, C8});sharedckt = rfckt.cascade (“电路”,…{R2 R9C9R10C10 R1, C1, C2, R3, C3, R4, C4, R5, C5、R6, C6, R7, R8C8});%额外的构建块用于2个网络共享。C7 = rfckt.shuntrlc (“C”0.47 e-12);R11C12 = rfckt.shuntrlc (“R”,1000,“C”1 e-12);

构建每个2个网络

图2显示了构建2个网络与一个输出端口C7需要创建C11使用rfckt.shuntrlc对象,然后结合C11与R11和C12使用rfckt.series对象,最后结合C11R11C12与其它网络C7使用rfckt.cascade对象。

同样,图3显示了构建2个网络与一个输出端口C12需要创建另一个版本C11(C11b)使用rfckt.seriesrlc对象,结合所有部分一起使用rfckt.cascade对象。

构建并联RLC电路。

C11 = rfckt.shuntrlc (“C”0.1 e-12);C11R11C12 = rfckt.series (“电路”,{C11、R11C12});cktC7 = rfckt.cascade (“电路”,{sharedckt C11R11C12, C7});

构造系列RLC电路。

C11b = rfckt.seriesrlc (“C”0.1 e-12);cktC12 = rfckt.cascade (“电路”,{sharedckt, C7、C11b R11C12});

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) ';

模拟每个2个网络

来模拟每个网络:

  1. 的分析函数提取的参数在指定的频率范围。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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。

分析(cktC7、频率);sparamsC7 = cktC7.AnalyzedResult.S_Parameters;tfC7 = s2tf (sparamsC7 50 0,正无穷,2);fitC7 = rationalfit(频率、tfC7);outputC7 = timeresp (fitC7、输入、sampleTime);

模拟cktC12电路。

分析(cktC12、频率);sparamsC12 = cktC12.AnalyzedResult.S_Parameters;tfC12 = s2tf (sparamsC12 50 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。坐标轴对象与标题的斜坡响应低,中心频率与相声MOS电路互连,包含时间(秒),ylabel电压(伏特)包含2线类型的对象。这些对象代表Vinput, V (C7)。

情节的相声在低收入中心频率和斜坡输入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));传奇(“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低收入和斜坡输入中心频率MOS电路互连,包含时间(秒),ylabel电压(伏特)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))

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