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RC modeling的優(yōu)劣勢

冬至子 ? 來源:吳小喵的IC設計筆記 ? 作者:EllaWu ? 2023-06-19 16:42 ? 次閱讀

FIGURE 6.5講了3種不同的Lumped RC modeling,書中說明了這三種RC modeling的優(yōu)劣勢。

圖片

接下來直接跳到6.3.3 Crosstalk。

FIGURE 6.16 模擬了兩條線,A和B。

當金屬走線A在經(jīng)歷狀態(tài)變化的時候,B會因為Cadj的coupling受到影響。

如果B和A同時發(fā)生改變,(取決于他們發(fā)生改變是同向還是反向),他們對彼此信號的變換的delay影響是不一樣的。

如果A在跳變的時候,B保持不變,那么A的跳變會對B帶來影響。這個crosstalk的大小取決于Cadj/Ctotal的比值。

假設說,這兩條相鄰的走線一起route的距離很短,而他們彼此的Cload很大,那么Cadj/(Cadj+Cload) 會非常小,換言之,短距離走線的金屬線之間的coupling可以忽略不計。

反之,如果是長距離走線,那么Cadj/(Cadj+Cload)比值變大,帶來的crosstalk noise也會增大。

圖片

6.3.3.1 Crosstalk Delay Effects

上面講過,A和B的跳變方向是否相同,決定了跳變過程中電荷的總量變化和這次跳變引起的延遲大小。

Table 6.3 summarizes this effect.

圖片

Coupling電容上的電荷取決于它本身電容值的大小Cadj,以及電容兩邊的電壓差。

假設說A在跳變,但是B沒有(保持它自己的constant value)。從A點看到的有效電容包含了Cgnd+Cadj

如果A和B同時跳變,并且往相同的方向,coupling cap兩端的電壓差為0,這個時候Cadj可以忽略不計。

如果A和B同時跳變,但是兩者往不同的方向,比如A是從LOW跳變?yōu)镠IGH,B是從HIGH 跳變?yōu)長OW。那么Cadj兩端的電壓差為2VDD,有效電荷變化是Cgnd+2xCadj。

4.4.6.6這次就不講了,這里用MCF值去表示:Cadj對有效有效電容的貢獻。然后他說了,一般在layout沒有fix之前,使用的典型MCF值是1.5。

真好,書里還有Example,這樣我們就可以想象這些電容值是什么量級。

Example 6.8

SOLUTION :We find Cgnd =(0.08 fF/um)(1000 um) =80 fF and Cadj

=120 fF. The delay is RCeff.

重點來了 ---

6.3.3.2 Crosstalk Noise Effects

就是A跳變的時候,B是常值。給B帶來的影響是B也會 部分跳變 。定義A是Aggressor, B是Victim。一個施害者,一個被害者。

圖片

△Vaggressor is normally VDD.

那么△Vvictim是多少?

圖片

這里可以看到Victim Wire上的電壓跳變值取決于Cadj的大小。

這里假設Victim是被driven的情況下,為了應對Agressor的coupling,Victim的Driver會去對抗這個noise。

我們可以把Aggressor和Victim的Driver output resistance表示為Raggressor和Rvictim.

圖片

這種情況下,Aggressor跳變瞬間帶來的Peak noise的計算如6.20公式所示。

圖片

小k等于什么呢?

圖片

啥意思呢?

分兩個極限條件來理解 -

1.當Rvictim無窮大,也是Victim wire的驅(qū)動能力無限小的時候:k ~ 0,△Vvictim = (Cadj/Cadj+Cgnd) x △Vaggressor,此時由于coupling 帶來的peak noise最大。

2.當Rvictim無限小,也是Victim wire的驅(qū)動力無限大的時候:k ~ ∞,1/(1+k) 無限小,此時由于coupling 帶來的peak noise最小。

下面這個圖最容易理解了 -

圖片

舉例的是幾個不同的Victim的driver size

and Cadj = Cgnd.

Coupling cap與Grounded cap取值一樣

當Victim是floating的時候,由于Aggressor帶來的Peak noise影響將永遠持續(xù)下去。。

當Victim有人去drive,本身的driver會幫助victim restore from peak noise

Victim的Driver 尺寸越大,驅(qū)動越強,那么能對抗Coupling的能力越強 - Double Size Driver case

在peak noise時刻,Victim tr.工作在線性區(qū),而Aggressor工作在飽和區(qū)。

也就是說,當我們說Victim和Aggressor使用相同尺寸Driver的時候,因為他們工作區(qū)域的不同,Raggressor(飽和區(qū))會是Rvictim(線性區(qū))的2~4倍。

最后一部分的意思是:這個公式的計算很保守,最后還是得靠仿真去驗證準確的coupling noise大小。

當小k的值<1的時候,極其需要考慮Coupling noise。

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