高速vlsi电路中传输线瞬态响应的灵敏度分析

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1、硕士论文高速V工名1电路中传输线瞬态响应的灵敏度分析特性，这时芯片之中的互连线己经不仅仅起着集成电路发展之初的连通作用，而必须将其作为具有分布参数的多导体传输线进行处理。高速脉冲信号通过这些传输线时，信号自身将会受到某种程度的退化和变质，会出现延时(Delay)、衰减(Atenuation)、畸变、反射和串扰等传输线效应，亦叫互连效应(Interconn。沈Efects)，严重时会影响电路系统的正常工作L绷。整个系统的互连效应己经成为限制系统信号完整性【训和整体性能的主要原因，因此，在设计高速集成电路时，必须将此因素连同电子元器件及单元电路作为一个整体全盘地加以考虑，应对互连线

2、效应给予足够的重视。集成电路的飞速发展带来的这些新问题，引起了人们广泛的关注。由于一般的电路理论已经不能十分完善地解释和处理这些系统的电特性问题，这就引出了所谓高速电路理论，即在高速脉冲作用下，研究高速电路系统互连和封装结构的电特性【胡。在微电子技术和电路与系统技术迈向新的发展阶段的今天，高速电路理论有其独特的重要性，已经成为新一代微电子系统分析设计体系中的重要组成部分。1.3传物线理论的研究现状和方法由前一节知，在高速脉冲信号的作用下，信号在互连线传输时将会表现出电磁波传输特性，这时必须将互连线作为具有分布参数的传输线进行处理。由于传输线由分布参数描述，其状态方程为包含时间和

3、空间变量的偏微分方程，而求解偏微分方程比较困难，这就导致了对传输线网络进行电特性分析的困难。传输线理论己经成为国内外十分关注的研究领域，对于传输线电路的时延分析18，91，时域、频域响应分析【1闪习等都有较为深入地研究，也形成了较全面的理论，为传输线理论向深层次，多方面的研究奠定了基础。这些研究传输线电路特性的方法可以归纳为以下三类。1.3.1直接时域沼16-均直接时域法即利用各种数值计算方法，直接在时域求解表示传输线网络的含时间变量和空间坐标变量的偏微分方程—电报方程。这类方法一般具有较高的计算效率，因为在每一时间步长分析中可免除耗时的卷积运算，但在处理多导体互连线的去祸问题

4、上存在一些限制。比较具体的直接时域法有a特征法17-2m特征法是上海交通大学毛军发教授提出的理论。该方法将含时间变量和空间变量的偏微分方程转化到二组特征线族上以常微分方程的形式求解。其特点是传输线越简单，其优点越突出。但当传输线性质变得比较复杂时，优势相对减少。b.微分求积法(DQ法)[2l1微分求积法的主要思想是将某点对坐标的微分算子以该坐标全部定义域中一系列离散点的函数值加权逼近，将微分方程化为常微分方程或代数方程求解。这种方法能在取较少离散点的情况下得到较高精度的结果，具有算法简单清晰，计算效率高，L绪论硕士论文计算模型适用范围广等优点。c.精细积分法【2一均精细积分法是

5、西安交通大学赵进全和邱关源教授提出的方法。该方法直接在时域进行，避免了复杂的时频域转化，只需进行一些矩阵及递推运算，能较好地处理传输线端接非线性负载以及任意形状的激励信号。在处理多导体祸合传输线时，不需要对其进行解祸，分析方法简单，计算效率较高。1.3.2频域转换法在直接使用时域方法比较困难时，可以利用时、频域之间数值形式的积分变换来进行高速电路系统的响应分析。这类方法的特点是首先在频域推导出频域的电路方程，然后借助拉氏或者傅氏变换得到时域响应函数，典型的方法有a.快速傅立叶变换法(1下T)当互连线只端接线性负载时，首先在频域求得频域传输函数。或者是通过FFI，将给定的激励转换

6、到频域，求得频域响应函数，然后通过『Fl，转换至时域.FFT法的适用范围极宽，但由于FFT法是在一定的频率范围内取间隔均匀的许多频率采样点，取样点的数目必须相当大，否则不但不能保证精度，还荟引起频谱混迭。因此为了避免频谱混迭，取样点的数目较大，从而造成了计算效率降低，耗用计算机内存量增加。b.数值拉氏逆变换法(Nll)【签251NlT法是一种半解析半数值的方法，其主要思想是将拉氏变换和反拉氏变换积分公式中的指数变换因子以Pad德逼近表示为近似的有理函数。N卫1法只对一个不太长的时间范围较为有效，延续时间较长后波形将产生相当大的误差。改进的NlJ法将时间分段，逐次进行有初值的Nn

7、J分段计算，可得到较精确的结果。1.3.3时频握合澎29一31时频混合法吸取了频域和时域分析的优点，或是交替地在频域和时域进行分析，或是首先在频域进行预处理，为在时域进行高效率分析创造条件，方法有a.波形松弛迭代法(WRMethod)阅波形松弛迭代法(W台v日沁nnReh以ationltemtion)是一种常微分方程的迭代算法，这种方法早先用于集成电路瞬态响应分析，后E丫Chang将其移植用于高速互连线的时域响应分析。其特点是在一定的定义域内，对整体函数进行迭代，是在频域和时域之间利用FFI