欢迎来到MathWorks研讨会题为“与MATLAB混合信号设计。”I've heard this event is run across quite a few different times zones, so thank you all for taking the time out to join. Just to introduce myself, my name is Ganesh Raj Rathinavel. And I work from the MathWorks office in the Netherlands as a pan EMEA application engineer specializing in our analog mixed-signal design and signal integrity workflows. I closely work with all of our semiconductor customers and partners in this domain.
这个演讲的目的是给你们通过MATLAB和Simulink的概述什么是可能的,当应用于混合信号设计。万博1manbetx因此,这个演讲将是一个宽阔的中风在许多复杂的功能和工作流程。我的电子邮件ID是放在第一张幻灯片。所以如果你今天的演讲有任何问题或需要更多的信息在你发现有趣的东西在今天的交谈,请随时给我发电子邮件。
在我们开始之前,我想做一些后勤公告。过几天你将会收到一封电子邮件链接的幻灯片。和功能的示例,我将指导您完成的我们最新发布的2020 b,最近已被释放。我强烈促使每个人都升级到尽可能充分利用我们的工具。
你的电话线路有限。请把你的问题在问答面板中,由一个问号表示Webex窗口在屏幕的顶部。在中间的间隔,我们需要一些时间来回顾这些问题,有时间留给生活问答结束时表示。请保持在线。
这是整个演讲的大纲。我们将首先讨论做一个快速概述一些基本类型的混合信号设计,开发一个良好定义的工作流,之后,我们看到了MATLAB,更重要的是,仿真软件可用于前后一致地构建一个系统设计,看看以后,可以使用。万博1manbetx我们将调查一些知名的建模方法在仿真软件,我们可以使用,更有趣的是,看到一些生活在部署这些方法的例子。万博1manbetx在第二部分中,我们研究如何使用这些系统模型以多种方式与其他EDA平台,最后,讨论一些专用的解决方案这一领域。万博 尤文图斯
只是为了做一个快速回顾一些基本的定义更广泛的观众,当我说混合信号系统,我基本上都意味着系统模拟和数字子系统,这也可能是精心协调在一起在一个算法。这些混合信号系统存在无处不在。微处理器,也被认为是人工设计的圣杯——现代芯片有一系列独特的混合信号组件集成。
举几个例子,一个锁相环或时钟合成器是整个系统的心脏,为他们创造时机方案的所有操作。这种系统也有一个高速I / O端口,它负责从外围移动大量数据,我将深入讨论更多的细节。而很多混合信号系统集成在一起,一个有效的电源管理解决方案还需要创建合适的电源内部所有这些子系统。
另一个有趣的例子是非常需要现代技术是一个集成的热传感方案通常可以控制你的时钟方案和电源收敛时的性能最大化的平衡核心的温度上升或下降,同时,当然,非易失性内存和数据转换器是用来存储配置数据和转换信号,分别。
仔细看看前面提到的高速I / O端口,随后我们会称之为并行转换器系统,序列化反序列化器的简称,稍微混合信号系统的一种特殊情况结合射频和DSP系统的某些方面。但通常情况下,这些并行转换器系统试图推动并行数据串行的方式在非常高的速度,几乎几gigasamples每秒。此外,在大多数情况下,只发送数据。和时钟恢复或在接收端提取数据。
可以想象,电子线,当一个二进制或量化信号解析以如此高的速度,必定会有一些损失的渠道。和许多射频效果使它更难以破译它最后的信号链。因此,很多工程做设计智能算法的信号进入这个频道进行免疫接种,特别是在阅读它,这是在形式的均衡算法。一些著名的例子是以太网,USB, DDR和PCI。
快速一瞥在这些系统是如何由一个定义良好的工作流为这些不同的子系统——虽然,最初,当一个新的混合信号系统需要为某些功能与设计规范,有一个阶段的执行系统设计分析和考虑合适的系统架构,规格后,子块估计和系统分岔或分为不同的子块。算法的部分通常是在语言如C或c++。和额外的部分是关于创建一个高密度脂蛋白——verilog或硬件描述语言(VHDL)代码来描述它。
代码然后送入一个半自动工作流合成门电路级描述。然后一个布局是基于可用的区域,在模拟混合信号系统,构造示意图。然后各种详细SPICE-based验证完成,然后手动布局,布局。
毕竟这些单独的组件中创建不同的或单独的工作流,之后,他们的第一个部分合并,然后完全合并在一起。和一个顶级是否需要验证试验台,总的来说,系统的工作原理。这就是它变得相当复杂。
它被认为是最耗时的步骤之一发生在这样一个设计流程。一旦你通常注意到一些需要做的修正在顶层仿真,有大量的迭代完成改变不同的子系统。因此,它变得非常重要做什么之前系统设计中有效地实施。
这是我们注意到当我们与很多客户,是很多努力做顶级验证。它可以显著降低强调在为每个块创建正确的规范系统设计阶段。因此,将左右移动的概念验证在设计周期更早是一个强大的趋势,我们通知。因为不同的设计策略影响多个需求,快速原型也很关键。
然而,设计空间爆炸随着系统越来越复杂的嵌入式算法变得更加越来越congruable操作在不同的条件。寻找最优设计的原型也很耗费时间。它几乎可伸缩。
通过我们的平台,我们创造的空间使设计师能够做好的系统设计开发阶段。花更多的时间在开发系统级模型在设计阶段,可以获得更多的见解,深刻的理解规范和试图验证架构。也有很多自动代码生成功能,我们使出口这些模型加上实现工作流可以绑起来,这样整个设计规范。这些不同的子系统之间的协调程序也可以预期大大提前。
很多时候,大多数设计团队也认为这是一种很笨重的锻炼,因为这增加了延迟实际实现过程的开始。然而,在开始阶段大大支付时间通过做空实现和验证阶段。在这个演讲中,大多数的功能显示在右是我们会更详细地在接下来的幻灯片。所总结的Kundert Chang,发明家的节奏工具检查,声称在这篇文章中,顶层设计,特别是用MATLAB实现和仿真软件,可以在管理复杂的混合信号设计是大大有益的。万博1manbetx
我们通过自顶向下的设计意味着什么?我们基本上意味着将中央modeling-based设计方法,换句话说,利用行为建模的一部分。和这是如何实现的,我们从一个非常简单的抽象的模型,然后开始后保持将缺陷估计正确的规范。
为什么模型适合做呢?万博1manbetx万博1manbetx模型创建的时间和有一个极其复杂的概念处理引擎使它的速度计算的时域仿真。万博1manbetx使用仿真软件也有一个巨大的遗产在设计反馈网络。它也可以很容易创建多域场景中,你可以选择范围广泛的建模方法。更重要的是,它集成了与主流实现工作流,稍后我们将会看到更多的细节。
几的建模方法可以使用仿真软件你可以描述你的模型中通过连续的块的代码或者创建一个信号流示意图万博1manbetx详尽的模型库。也可以组装一个物理模型,这非常类似于已经做了什么香料,当你可以创建的部分系统电路。同时,另一位知名工作流是能够创建flowchart-based定义一个有限状态机。
几乎在过去的十年里,我们一直支持我们的客户提供广泛的例子在图书馆,这触及所有重要的设万博1manbetx计产品,我谈到这个演讲的第一阶段。s manbetx 845这是一个很好的编译的锁相环,adc,开关电源,当然,并行转换器。系统。我鼓励你们去看看通过幻灯片下面的链接如果你使用旧版本或通过MATLAB的附加标签如果您正在使用一个版本更近。
让我打开MATLAB,很快给你一些关键的例子来说明这些从图书馆的建模方法。去扩展。和类型混合信号blockset模型到达正确的安装链接库。
这是一个successive-approximation-based ADC模型。在这里你会发现在仿真解算器的类型选择默认情况下是一种变步解算器。在此体系结构中,有一个标签在正确的输出反馈循环收敛量化水平,而输入的是双正弦信号作为系统的刺激。
这个系统的逻辑部分的反馈回路称为伪代码在这一块,这是相关的基于实际驱动它的信号和转换的基础上建设图。这可以很容易转换为HDL代码块时需要实现,但也极其容易分享其他同事更好地理解如果有不止一个人导致这个特殊的状态机。
继续从这个图书馆是我最喜欢的一个例子的buck变换器smp目录的这个库反馈回路试图减少12伏在输出1.5伏特。注意,有三个主要组件的系统定制的三种不同的建模方法。切换系统的一部分是定义了一个开关电容和电感器的物理模型,在PID控制器传递函数。最后,孵蛋的一部分是建立纯粹从仿真软件模块。万博1manbetx
另一块底部做了一些非常有趣,因为它注入一个线性调频信号反馈环的一端和读取的另一边的反馈回路构建一个在交通分析传递函数。一旦我们衡量这样的反应,我们可以插入的状态空间表示测量然后加载数据到控制系统设计师,指示的区别什么是来自PID控制器和什么是来自其他系统中。在这样做,我们可以调节PID控制器的系数来提高整个回路的稳定性。
这可以自动通过维护规范。一旦我们有了这些新值,我们可以稍后给他们回到最初的设计并验证这一变化在整个瞬态模拟,因此使它很容易调整组件这样的一个反馈循环机制。下面是官方产品名称为这些建模方法,这样你就可以更多在我们的文档进行调查。首先,当然是MATLAB。二是模型,第三是Si万博1manbetxmscape,最后一个被Stateflow。
应用这些建模方法的另一个有趣的例子是我们创建一个模型,模拟设备,收发器AD9361。该模型包括一个宽带发射机,接收机,并启用DPD观察者接收机。你可以下载这个模型通过MathWorks网站使用左边的链接。这个模型已经验证,使它非常现实的实际实现。在幻灯片上的联系可以指导你正确的模型。
在谈话的这一部分,我们将仔细考虑如何MATLAB,或者更具体地说,与EDA仿真软件可用于集成实现工作流。万博1manbetx节奏设计系统,是MathWorks重要的合作伙伴,我将演示如何将所有这些工作流集成与节奏套件。但原则上,这些选项中几乎是独立的环境你可能想要使用它们。
首先,我们将看到如何仿真软件模型和testben万博1manbetxches可以导出为系统verilog模型。其次,我们将看到这些模型可以模拟与节奏艺术大师。第三,这是最近的一个选项。这是一个自底向上的方法能够进口香料网表,然后将其映射内部Simscape或仿真软件。万博1manbetx最后,我们将看到如何可以调用MATLAB与节奏正面Explorer,这样可以使用模拟数据在我们的平台。
如上所述在前面的谈话的一部分,我们提到仿真软件模型可以导出为C代码,然后随后被DPI包装,包装可以作为一个标准系统导入veri万博1manbetxlog模块。您已经猜到,为了达到这个目标,我们必须将该模型转换为一个固定的时间步在出口之前,DPI包装器是用于执行C代码在正确的时间框架。
C代码没有时间的概念,DPI包装必须精细采样,这样的错误是无关紧要的。这使得该模型容易迅速转化为行为模型,而不是手动重建它用另一种语言。这些模型是在本机系统执行verilog块,他们跑得速度比香料等价物。
生成的代码是独立的平台,您可以选择运行它。也自动代码生成依赖于成熟的转换引擎提供实数模型接口,因此它非常适合testbenches回归测试和集成电路验证。离散和连续时间信号的支持万博1manbetx,但是在引擎盖下,它在本质上是离散的C代码的执行,模拟一个精细采样行为的模型,该模型在仿真软件。万博1manbetx因此,它的工作原理就像快,在仿真软件一样准确报价。万博1manbetx
联合仿真集成的另一个流行的方法是在时域中,在这一个接口块用于平台执行实时握手在这两个平台无缝地传输信号。图中所示的示例是一个航运的例子在图书馆前面所提到的,在电荷泵锁相环的环路滤波器是描述的节奏,和所有其他的仿真软件。万博1manbetx在运行这样一个well-coupled设置,所有的细节影响电荷泵和回路滤波器被纳入到整个循环反应,同时保持相同的时间表。
高速块像VCO,或压控振荡器,称为行为模型可以运行一个顶级仿真设置这样的快得多。这是一个急需的功能,特别是如果你评估轻微改变你的设计。电荷泵的不明显的影响和循环过滤后可以用来提炼系统级模型没有将太多的数学假设。
还这样的一个系统,当它运行在反馈,整个循环与内部块联合仿真信号收敛,使这样的设置非常相关的用例模型时块不能随时用于热电联产。万博1manbetx我在这里必须指出你的一个限制是,我们不支持高级的动作如AC分析。万博1manbetx但是,一旦你有一个好的感觉的non-idealities块,你可以推断出他们在一个系统级的视角。
另一个关键选项,通常要求是能够支持或进口遗留实现不同的块。万博1manbetx和最明显的方法是将这些条目在Simscape香料网表块,作为这些方法都是相同的物理设计的建模方法。使用的命令是CCSC分支电路,把分支电路定义Simscape语言组件。直接的较新版本Simscape这个过渡。
最近工作流程,仿真软件的一部分,最近推出的2020 b,是使自下而上的概念验证,需要完整,准确万博1manbetx,快速,易于使用。本着这一精神,我们想出了一个新功能叫做线性电路,一个网表来源于物理香料模型可以通过向导来进口。
在内部解决了在封闭方程,转换为bicode过滤器,然后在整数阶模型。万博1manbetx这是相当的方便当你创建或验证锁相环的环路滤波器、甚至T线圈中非常常用的并行转换器链接发布链接的吞吐量。线性电路向导是附带这两个例子中,给你一个很好的起点,更好地理解此工作流。
最后,我还想提如何按调用MATLAB的M按钮表面Explorer和正面汇编程序的最新版本,一旦开始MATLAB,它自动指向最近完成了模拟的数据库。这避免了手动步骤参与移动波形从多个场景,它可以变得相当复杂的处理。同时,MATLAB表达式可以自动启动这些结果进一步发布过程。
一旦这些数据导入MATLAB作为表,它打开了巨大的可能性分析和挖掘数据推断出有用的信息。我们可以适应曲线,通过脚本创建自动报告结果,使用范围广泛的MATLAB函数进一步精炼的过程自动化的行为模型和创建广泛的报告与其他人员甚至客户可以共享。所有的特征与PSpice软件也存在类似,特别是用于PCB设计者利用MATLAB分别完成不同的任务。
现在搬到会谈的最后一部分,我们将仔细看看一些新产品,致力于混合信号设计和并行转换器设计,分别。s manbetx 845首先,人已经在19日或以外,我们有一个新产品叫混合信号Blockset,包括所有可能的架构模型库的锁相环和adc。万博1manbetx这些模型都是白箱模型,这基本上意味着你可以看看他们,看看他们是如何实现我们的开发团队,然后选择自定义它们,如果必要的。这些模型是由构件已经继承著名的障碍。最后,产品也有专用测量块和testbenches描述这些模型甚至外部数据。
只是给你一个简短的一瞥这些锁相环的构建块,我们有泵,缩放,分频器,循环过滤,相位频率检测器和一个压控振荡器,传授重要的障碍如相位噪声、电流不平衡,漏电,有限的信号的上升和下降时间,清洗编辑器和其他噪声源如热噪声和量化效果。
同样,试验台,前面所提到的,描述这些设计,可以做一个广泛的测量锁相环,日志时间、相位噪声概要文件。adc,我们通常可以测量非线性INL的形式,黑暗和执行测量交流和直流adc和dac块中描述集合。
向你们展示这样子在实践中,这里有一个整数和双锁相环模型的一个例子,也具有锁相环testbench。这个断言了锁相环参数值规定的商用锁相环Skyworks相同的架构。可以快速检验,这个模型的测量相位噪声是一模一样的post-silicon测量结果。重要指标像VCO的参数敏感性,相位噪声,都是简单地从这个数据表中提取所有其余的参数。的例子也显示在混合信号blockset作为一个例子,你可以找到整个过程在我们的解决方案的描述页面。
你可以找到许多特定于应用程序的例子来开始使用一切可用在blockset testbenches和设计架构。并行转换器的设计,同样,在19,我们推出了一个新产品被称为并行转换器工具箱用于设计和分析发射器和接收器内的并行转换器设计师应用。在这里我想提到的工具——这是一个工具箱,不是blockset。因此,所有组件工具箱中被描述为MATLAB的函数,而不是像混合信号blockset采用仿真软件。万博1manbetx
并行转换器工具箱用于开发均衡算法和MATLAB系统对象和包含预构建块像前馈均衡器,判决反馈均衡器,容器时间线性均衡器,等等,用于执行统计分析和时域仿真。后来,并行转换器工具箱用于生成双IBIS-AMI模型可以运行在任何第三方通道模拟器。本产品附带很多参考设计等高速I / o以太网,DDR5, PCI创3。
一开始,并行转换器工具箱是通过一个应用程序,用于快速构建信号链,更重要的是,先做一个检查的架构和统计结果。你还可以导入指标来。后来,出口MATLAB、或仿真软件,甚至直接IBIS-AMI。万博1manbetx
最近,2020 b的一个重要维度添加到这个应用程序的架构,架构师可以插入抖动参数周期性畸变的形式,随机抖动,确定性抖动,和正弦击球员接收机和发射机。在这里你可以看到打开的面板一旦你按抖动对话框按钮上。现在让我们看看这是如何工作的。这个程序上面板的暗示。
和情节可以添加数据行。当我们选择,在这种情况下,DFE CDR,调节和改变采用的模式,添加一些标签和看到块效应的误码率。CTLE参数如峰值频率可以改变评估的规范,我们可能需要CTLE工作流以及如何改善循环。
从情节添加按钮,我们可以想象的脉冲响应。一旦我们有一个工作信号链为我们的规范,我们稍后可以出口,在仿真软件。万博1manbetx一旦我们有出口仿真软件,我们稍后可以进入详细的定制每一万博1manbetx个街区。作为每一个块继承属性通过应用程序,它给你一个方便的起点做所有这些定制。
你还会发现在左上角一个配置块存储所有的全局参数模型,这将是以后用来创建IBIS-AMI模型。信道模型可以改变,我将向您展示在接下来的幻灯片,而所有的平衡块是白色的盒子。他们可以被打开,和理解,需要根据用户的需求定制。
来什么是可能的通道模型,我们甚至可以转化为一个单端S参数文件从测量过程就像早些时候与开关模式电源的例子所示。我们可以用一个合理的拟合曲线获得一个整数表示。因此,我们可以推断出脉冲响应和波兰人和0表示,后来得到一个精确的脉冲响应的整个信号链。这也可以导入仿真软件甚至并行转换器工具箱应用。万博1manbetx
CTLE参数的应用相同的概念,如果你有一个现有实现的频率响应,理性的配件可以做提取GPZ CTLE矩阵,然后再反馈给模型甚至并行转换器工具箱应用。进一步饱和放大器的非线性可以很容易地构造块的输出。万博1manbetx
你能找到这两个方面的详细说明文档。这些例子也发表下并行转换器在MATLAB的文档。住脚本存在理解这个过程更好。这可以后送入CTLE的面具在仿真软件中,导致了一步创建的定制,我们可能想做在我们创建的宜必思模型系统。万博1manbetx
简要进行一下回顾,为了更好地理解IBIS-AMI起源的模型,模拟部分包含关于司机的详细信息,该频道,并输入缓冲区创建.IBIS文件,而算法模型的一部分用于创建.AMI文件和DLL级别执行整个模型是在信道模拟器中运行。这个程序是用于验证统计系统的一部分,它是与时域仿真,在仿真软件完成的。万博1manbetx因此,一旦我们准备好这个设置,我们可以很容易地创建一个双重模式,如果需要,既为设置,初始化和GetWave双方的签名。同时,运行这个分析,我们可以先做一个快速的通过统计模拟,然后做一个更深的潜水与时域仿真,占非线性,直到引入的CDR。
我们可以使用这两种表示,然后创建一个基于标准兼容的Init和GetWave IBIS-AMI模型。之后,AMI参数可以通过AMI插入包装需要额外的参数。一旦创建宜必思模型,它是符合标准的。它可以运行在任何第三方通道模拟器相关和回归测试。这样做将会验证所有可能的角落或通道AMI模型和配置的一个大家庭。
集成的并行转换器Toolbox-based IBIS-AMI模型与SiSoft量子色和QSI SiSoft链接创建一个非常方便的这两个平台之间的双向联系。和量子色/ QSI项目从并行转换器可以自动创建工具箱,因此支持注释通道模型,刺激,AMI参数是无缝完成的。
看看所有这些行动,我们可以快速了解工作流程。在这里你可以,如果你双击配置SiSoft出口,你会看到宜必思和AMI部分日志。一旦我们有了正确的参数,我们创建DLL,它可以完成模型导出。我们可以看到大小的链接是用来创建一个量子色项目。
一旦量子色,你可以控制所有这些参数,扫描并运行在所有有关角落的更准确表示通道。一旦我们确定故障情况下跨几组仿真配置,我们可以选择性地导入它们回到模型,再现仿真软件中的错误,并寻找方法,方法来解决这个问题,如果可能的话。万博1manbetx总结整个工作流,我们从体系结构开始,但并行转换器应用程序,执行统计分析之后,我们执行和导出模型相关的定制和在时域对规范做验证。万博1manbetx然后SiSoft链接可用于双向移动数据和模型在这些平台。
在2020 b的释放,我们还添加了一个示例802.3 ck ADC-based并行转换器信号链,包括ADC和所有其他的块在前面提到的例子。IBIS-AMI模型也可以轻易出口的这个模型。1月,今年早些时候,我们的团队还发表了此工作流DesignCon 2020连同来自英特尔公司。这里是一个链接到一个视频展示工作的团队成员从英特尔MathWorks发布会上。
总结,一个,或者可能是最重要的一点,我希望你们能收回,模型是一个完美的平台做顶级自上而下的设计方法。万博1manbetx想法总是与理想的东西,然后开始继续添加真实的障碍。这些系统级模型帮助优化设计才能实现。我们一直看到,我们可以利用我们广泛的建模方法,模型系统,随后使用模型导出,总体工作流程形成一个良好的连接。
谢谢你的耐心。我们现在可以继续问答对话的一部分。请把你的问题在问答面板。我们需要一些时间来回顾他们回来在线回答你的问题。谢谢你！
