SIPI信號電源完整性之ADS中Vprbs電壓源的高級用法[20241004]

導(dǎo)讀：在當(dāng)今電子行業(yè)中信號仿真作為信號完整性、電源完整性的重要手段之一，正在被越來越多的企業(yè)和工程師所重視，而ADS在眾多仿真軟件中的作用無疑是舉足輕重的；今天就來介紹一下ADS中時域仿真組件中的Vprbs電壓源的用法；相信大家對于ADS的瞬態(tài)仿真控件并不陌生，這里舉個例子，一筆帶過；
如下波形就是通過時域瞬態(tài)仿真控件得到的波形：

值得說明一下波形是通過時間點、電壓值的形式給出的，這就涉及到仿真的起始和結(jié)束時間，而波形仿真的準(zhǔn)確度，這仿真的時間步長有關(guān)；
下面看一下同樣速率的波形的邊沿如果變緩的話，波形如下：

由此可以看出，波形邊沿對信號質(zhì)量的影響；
PRBS電壓源的用法
上邊對瞬態(tài)仿真控件就簡單介紹到這里，下面來看一下PRBS電壓源的用法；
PRBS碼是Pseudo random binary sequence的縮寫，即偽隨機碼，由移位寄存器和異或運算組成，進行異或運算的寄存器稱為taps，寄存器的初始值稱為seed，PRBS并不是真正的隨機碼，而是有一定的規(guī)律可言的，他的重復(fù)bit數(shù)為2的n次方-1，例如PRBS7的碼型長度為2的7次方-1=127個；
下圖是PRBS7的碼型：

可以看到，碼型具有一定的隨機性，同時，在127bit后開始重復(fù)碼型；
下面看一下，ADS中的PRBS電壓源，此激勵源中提供了四種輸出碼型的方式（NRZ），如下圖：

下面分別介紹幾種碼型模式的使用方法：
1、maximal length LFSR：這種方式是根據(jù)軟件定義好的tap和seed輸出碼型，用戶只需給定register length的長度即可，設(shè)置界面和軟件定義的PRBS的tap和seed如下圖所示：

我們按照這個模式仿真PRBS7和PRBS15，碼型如下：


可見不同的register length輸出不同的碼型；
2、user defined LFSR：用戶自定義LFSR，即定義不同的tap和seed，設(shè)置界面如下圖：

下面我們來分別設(shè)置不同的tap和seed，查看輸出的碼型：

系統(tǒng)默認的tap和seed

更改默認的seed

更改默認的tap

Seed和tap都更改
通過更改seed和tap的值，可以看到仿真得到的碼型隨之改變，因此有些協(xié)議里就定義了tap和seed的值，以便通過數(shù)學(xué)算法得到隨機性更好地碼型；
3、explicit bit sequence：明確的碼型，即按照給定的碼型進行輸出，設(shè)置界面如下：

我們來設(shè)置不同的bitsequence，觀察仿真結(jié)果，如下圖：


默認的bitsequence


更改了bitsequence1


更改了bitsequence1
通過設(shè)置bitsequence模式后，我們更改了bitsequence的值，發(fā)現(xiàn)仿真輸出的碼型和我們設(shè)置的一致，且仿真軟件是重復(fù)我們設(shè)置的bitsequence；
4、bit File：即通過定義文件的方式，定義特定碼型，文件的格式定義為text即可，設(shè)置界面如下：


設(shè)置完成后點擊ok；碼型文件內(nèi)容如下:

PRBS7

1010按照如上文件設(shè)置的碼型進行仿真，波形如下：

BitFile_PRBS7


BitFile_1010
通過上述仿真，我們發(fā)現(xiàn)，bitFile模式仿真出來的波形和文件定義的也一樣，這種方式本質(zhì)上和explicit bit sequence定義的碼型一樣，都是通過定義特定bit流的方式定義輸出碼型，但是這種通過bitFile的方式定義碼型似乎更加方便一些，另外需要注意的是，軟件也會重復(fù)輸出bitFile定義的碼型；
通過上述介紹，我們可以通過四種模式定義輸出PRBS碼型，當(dāng)然也可以輸出其他類型的碼型，根據(jù)我們的需求選擇合適的模式，定義所需要的碼型，就可以將PRBS電壓源靈活的應(yīng)用了，下面來看一下，此激勵源的去加重如何設(shè)置；
去加重的設(shè)置界面如下圖所示：
設(shè)置enableDeEmphasis=yes，即使能去加重；
DeEmphasisMode設(shè)置有兩項，percent Reduction和dB loss，按照percent Reduction設(shè)置，則去加重的大小按照百分比來定義，這個百分比是指有去加重的bit的電壓值/沒有去加重bit的電壓值，也可以按照dB loss來設(shè)置去加重的大小，這樣設(shè)置則將上述的電壓比值用20*log(V2/V1)的形式定義；
DeEmphasis：即設(shè)置去加重的大小，大小按照上邊選擇的mode進行對應(yīng)的設(shè)置；
DeEmphasisTap：這個參數(shù)是設(shè)置去加重在同一個連續(xù)電平中實施了幾次，具體參看下邊的波形；
DeEmphasisSpan：這個參數(shù)是定義去加重的bit寬度，span=1，則代表連續(xù)電平中除去第一個bit，剩下的bit進行去加重，span=2，則代表連續(xù)電平中除去前兩個bit，剩下的bit進行去加重，需要注意，這個span的值可以設(shè)置小數(shù)；

下面來看一下，去加重的波形：

上圖是設(shè)置了3.5dB去加重之后的波形和原始波形對比，這里是通過dB Loss的方式定義的；
下面看一下3.5dB和6dB去加重的波形對比：

下面看一下dB loss的方式和percent reduction兩種方式的對比，波形如下：
如圖所示，通過dB loss的方式定義去加重的大小為6.02dB，通過percent reduction的方式定義去加重的大小為50%，可見兩種方式定義的去加重本質(zhì)上是一樣的；

下面來看一下DeEmphasisTap的含義：

上圖是仿真的tap值分別等于1、2、3的波形，可以清楚看到tap參數(shù)的含義和作用；
下面來看DeEmphasisSpan的含義：

上圖是仿真的span的值分別等于1、1.5、2的波形，通過仿真的波形可以清楚看到span的含義；
PRBS電壓源還有一些基本設(shè)置，如速率、邊沿時間、延時等參數(shù)，就不一一展示了，下面再來看一下幾個jitter的設(shè)置；

先看Rj的設(shè)置，設(shè)置界面如上圖，enableRJ=yes，即使能Rj，RJrms參數(shù)即RJ的RMS值，RJbw參數(shù)是設(shè)置RJ的頻譜范圍；

上圖是在電壓源處設(shè)置了RJrms=10ps的jitter值，我們此處大概看看這個值；

上圖是在電壓源處設(shè)置了SJ=100ps的jitter值；
三、基于ADS信號SI和電源PI完整性精選36講
以上我們把PRBS電壓源的基礎(chǔ)功能、高階設(shè)置都涉及到了，軟件設(shè)置如此，具體怎么用，還看仿真的目的和應(yīng)用，供大家參考。感興趣的朋友可以在文章末尾點贊和在看，截圖發(fā)送本公眾號，回復(fù) PRBS  我將在24小時內(nèi)贈送本文模型文件。

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