仔細看過幾篇Kundert, K H的關於這方麵的論文
，我感覺這個還是很重要的。

 

一般公司如果沒有人做這一塊，會要求設計師直接作出他電路的行為級模型，用來和數字組進行混合仿真。

 

建模是一件不容易的工作

，你如何證明你的建模能夠準確反映出你的模擬電路的特性？

 

Kundert, K H [1]提出的觀點為：

 

1. 用Verilog-AMS 寫出Testbench 去測試你的模擬電路，self-check。

 

如：驗證一個VGA，如果有64組控製字，Verilog-AMS 的Testbench要去完整驗證每一組控製字，做到self-check。

 

 

2. 寫出你模擬電路的行為級模型
，做到pin-accurate（嚐試用行為級模型代表單個模擬電路版圖後仿結果），讓這個行為級模型能夠通過第 一步中你的testbench。

 

注：電路級模型，基本是沒有辦法和數字組做聯合仿真的
，這個仿真時間可能是數以星期記。

 

 

3. 將這個模型提供給數字組，進行混合仿真。或者提供給你其他部分電路用。

 

 

4. 如果仿真速度仍然很慢，嚐試用Verilog建立你模擬電路的行為級模型 (見[2], [3])。

 

 

文獻[4] 給出了在Virtuoso (IC616)環境下，如何應用Verilog-AMS語言中的 wreal 數據類型 和 Verilog-2005，建立event-driven的模擬電路模型，極大提高仿真速度（1000倍以上）。

 

（注：Verilog-2005，內部支持real數據類型，但port不支持
，需要通過 $realtobits 和 $bitstoreal 兩個函數來在不同module間傳遞real數據
，而在Verilog-AMS和SystemVerilog-2012，可以直接傳遞real數據，前者引入了一中新的數據類型wreal，means wire real）

 

在Verilog-AMS中，我們可以用analog begin...end來建立模擬模型(如：Verilog-A中一樣)
，但這種建模方式仿真時，AMS Designer Simulator會調用模擬解法器來求解電路，而采用wreal 數據類型的event-driven建模方式，這樣 無論你的模擬電路和數字電路，AMS Designer Simulator都隻會調用數字接法器，而大大提高功能級的驗證速度。各個建模方式的性能和仿真速度，如下圖：

 

 

event-driven的方式建模模擬電路模型，最早見於上世紀80年代末，當時還未有好的模擬電路建模語言
，隨著Verilog-A和Verilog-AMS的出現，人們開始用模擬電路語言來建立模型，但又隨著數模混合電路規模越來越大，Verilog-A + Verilog的建模方式的仿真時間，越來越大

，使得設計周期加大。於是，又開始重新研究event-Driven的建模方式。

 

目前，最新的成果[6]
，是利用一個時間離散點的值和這點的斜率，來近似這個點和這個點到下一個離散點之間的信息（Piece-wise Linear）
，而之前時間離散點之間的信息用上一個離散點的值表示（零階保持），（Piece-wise constant）。

 

因為SystemVerilog提供結構體數據變量，我們可以用值和它的斜率構成一個新的變量，用這個變量來描述模擬信號。更為精確的event-Driven的建模方式，需要在SystemVerilog中實現。

 

5. 全Verilog級的數模混合仿真，或者Verilog-AMS+Verilog的數模混合仿真

 

 

真實案例：

 

Min, H 給gei我wo們men上shang課ke時shi，講jiang過guo一yi個ge他ta們men公gong司si草cao創chuang期qi的de一yi個ge真zhen實shi案an例li，就jiu是shi開kai始shi時shi沒mei有you模mo擬ni電dian路lu的de行xing為wei級ji模mo型xing提ti供gong給gei數shu字zi組zu進jin行xing混hun仿fang，而er又you不bu可ke能neng拿na電dian路lu級ji的de去qu仿fang真zhen，最zui後hou流liu片pian結jie果guo出chu錯cuo，功gong能neng級ji不bu對dui
，誤wu碼ma率lv偏pian高gao。然ran後hou，寫xie了le模mo擬ni電dian路lu的de行xing為wei級ji模mo型xing（Verilog-AMS）給數字組
，在仿真階段就發現了這個誤碼率高的原因，給解決了。

 

我目前的科研項目中，就是一個比較大數模混合電路
，直接開電路級混合仿真，需要好幾天，直接被我放棄，準備寫模型試試。

 

不知道大家怎麼看，這個Analog 建模的方麵。

 

參考 （點擊文末閱讀原文可下載參考資料）

[1] DCAS-2007, Kundert, K S, “Verification of Complex Analog Integrated Circuits” 

[2] ECCTD-2013, Wegener, C (from Dialog Semiconductor), "Method of modeling analog circuits in Verilog for Mixed-Signal design Simulaitons"

[3] Forum  on  specification  &  Design Languages - 2014, Sabiro, S G (from Mentor Graphics), "Event-Driven  (RN) Modeling for  AMS  Circuits"

[4] Cadence, Verilog-AMS Real Valued Modeling Guide - 2013 

[5] TCAS-I-2014

，Liao, S (from Stanford), "A Verilog Piecewise-Linear Analog Behavior Model for Mixed-Signal Validation" 

[6] Cadence-2015, "Workshop for AMS Designer in Virtuoso"

 

網友互動摘錄：

 

kwankwaner：

 

我覺得行為模型在係統級仿真中既重要又方便
，主要是驗證架構
、算法、指標等等。至於做數模混仿我到覺得沒必要這麼複雜
，實際上數模相接的地方隻有信號、電源和時鍾，這些完全都可以用一個描述清楚的源來代替。Q公司其實隻要用Matlab建模就夠了，雙方把接口指標定義清楚就無需混仿。

 

作者答複：

 

Simulink建模確實最快最方便

- z-domain和s-domain可以放在一起仿真，采用ZOH連接 

- 支持ModeSim - Simulink 和 Virtuoso - Simulink混合仿真

- 一直在推廣它內含的HDL-Coder，和HDL-Verifier。前者描述算法狀態機非常不方便
，後者主要是用Simulink搭建仿真平台去測試你的 Verilog。   

  

MATLAB也在推它的混合信號仿真流程，以前做過一些調研，分享給大家

 

 

我問的一個QCOM的一個工程師，他說他們用Verilog-A挺多的


，哈哈

但我感覺Verilog-AMS應該以後會用的越來越多。

 

angelaboy：

 

verillog-A and verilog-AMS都應該學習掌握吧!

 

作者答複：

 

Verilog-AMS 支持 Verilog-2005所有特性，同時支持模擬建模所有特性。 Verilog-A中不支持Verilog的語法。

Verilog-AMS最新標準是2014年6月發布的。

Verillog-A已經不更新了吧


？

關於ADPLL行為級建模
，采用Verilog-AMS，實際上仍然較慢。

25us仿真，Cadence AMS Designer，消耗我2.5小時；由於FMCW應用，我的仿真時間大約需要10ms左右。

采用全Verilog建模方式，1ms仿真時間
，消耗2分鍾。

采用Simulink最快，但Simulink的建模層次最高，不利於挑出混合信號IC中的需要綜合部分的Verilog的錯誤。

因此，采用全Verilog方式
，完成ADPLL建模
，才是一個不錯的方案。

在一樓，分享了兩篇Verilog 對模擬電路建模的文章，希望大家喜歡。

 

以下省略更多論壇互動。。。

 

作者： JoyShockley（胡詣哲） 本文為作者為EETOP Analog IC設計板塊版主