SeriesModel

什么是SeriesModel

在上一次的IBIS（nput/Output Buffer Information Specification）技術文章中，借助IBIS文件規范，我們簡單介紹了.ibs文件中的內容和用法。今天，我們來詳細了解一下文件中的一類特殊模型——Series Model。

作為[Model]關鍵字中定義的buffer type類型之一，Series Model是指一種用于描述電路中串聯元件（如電阻、電感、電容等）的模型。這些串聯元件通常用于模擬信號路徑中的寄生效應，例如信號線上的電阻、電感和電容，從而更精確地描述引腳之間的關系。

圖1差分驅動端的SeriesModel

為什么需要Series Model？

IBIS cookbook以差分放大器的IBIS建模舉例，進一步描述了Series Model的用處。

首先，我們需要了解這三種常用的差分放大器：

1.偽差分放大器：如圖2所示，如下圖所示的偽差分驅動，兩個引腳電路間是完全互相獨立且沒有耦合的，可以獨立運作不受對方干擾。

2.半差分放大器：如圖3所示，上拉端互相獨立，下拉到地的部分共用同一個電流源，由于輸出電流是共享的，兩個引腳之間會互相影響。

3.全差分放大器：如圖4所示，除了下拉到地的部分共用一個電流源，上拉部分還用了一個電流鏡，兩個引腳同樣是互相耦合的。

圖2偽差分放大器

圖3半差分放大器

圖4全差分放大器

IBIS規范為差分buffer建模提供了一個簡單的機制。[diff pin]關鍵字允許模型制作者將兩個[Model]關聯為一對差分引腳。由于[Model]關鍵字僅用于單端buffer建模，因此嚴格來說，這種機制僅適用于偽差分驅動器和接收器建模，只能描述信號端和電源端之間的電氣關系，無法包含差分緩沖器兩個信號端之間的任何信息，也就是說，對于上述提到的全差分/半差分放大器，使用這種機制無法準確建模。因此IBIS規范引入了以下機制，可以描述兩個差分引腳間的耦合：

1.[Series Pin Mapping]關鍵字允許模型制作者將兩個引腳關聯為差分引腳有耦合的情況

2.[Series Model]關鍵字則用來描述耦合部分的模型形態。這一關鍵字只能在關鍵字[Model]為Series的下方出現。在IBIS 7.0規范中，僅支持R/L/C/Series Current/Series MOSFET這幾種類型的串聯模型。更詳細的模型描述，感興趣的讀者可以從標準中自行查閱一二。

SIDesigner仿真案例分析

如何將SeriesModel引入仿真?

我們以巨霖科技的信號完整性仿真工具SIDesigner為例，查看如何在信號完整性分析中使用Series Model：

Step1.打開SIDesigner并成功創建原理圖如下：

Step2.設置包含Series Model的接收端如下：

選中[Series Pin Mapping]中包含的引腳時，Use Series Model會開放勾選。開啟該功能時，Series Models分頁生效，從中我們可以看到，對于該IBIS文件，pin5和pin16有耦合。

Step3.點擊仿真，波形如下：

Step4.對比驗證：

如果不使用Series Model功能，原理圖如下：

波形如下：

通過對比，可以直觀看到，耦合部分帶來的信號完整性問題。

Reference：

1.IBIS Modeling Cookbook for IBIS Version 4.0,Sep 2005, https://ibis.org/cookbook/cookbook-v4.pdf