SIPI信号电源完整性之ADS中Vprbs电压源的高级用法[20241004]

导读：在当今电子行业中信号仿真作为信号完整性、电源完整性的重要手段之一，正在被越来越多的企业和工程师所重视，而ADS在众多仿真软件中的作用无疑是举足轻重的；今天就来介绍一下ADS中时域仿真组件中的Vprbs电压源的用法；相信大家对于ADS的瞬态仿真控件并不陌生，这里举个例子，一笔带过；
如下波形就是通过时域瞬态仿真控件得到的波形：

值得说明一下波形是通过时间点、电压值的形式给出的，这就涉及到仿真的起始和结束时间，而波形仿真的准确度，这仿真的时间步长有关；
下面看一下同样速率的波形的边沿如果变缓的话，波形如下：

由此可以看出，波形边沿对信号质量的影响；
PRBS电压源的用法
上边对瞬态仿真控件就简单介绍到这里，下面来看一下PRBS电压源的用法；
PRBS码是Pseudo random binary sequence的缩写，即伪随机码，由移位寄存器和异或运算组成，进行异或运算的寄存器称为taps，寄存器的初始值称为seed，PRBS并不是真正的随机码，而是有一定的规律可言的，他的重复bit数为2的n次方-1，例如PRBS7的码型长度为2的7次方-1=127个；
下图是PRBS7的码型：

可以看到，码型具有一定的随机性，同时，在127bit后开始重复码型；
下面看一下，ADS中的PRBS电压源，此激励源中提供了四种输出码型的方式（NRZ），如下图：

下面分别介绍几种码型模式的使用方法：
1、maximal length LFSR：这种方式是根据软件定义好的tap和seed输出码型，用户只需给定register length的长度即可，设置界面和软件定义的PRBS的tap和seed如下图所示：

我们按照这个模式仿真PRBS7和PRBS15，码型如下：


可见不同的register length输出不同的码型；
2、user defined LFSR：用户自定义LFSR，即定义不同的tap和seed，设置界面如下图：

下面我们来分别设置不同的tap和seed，查看输出的码型：

系统默认的tap和seed

更改默认的seed

更改默认的tap

Seed和tap都更改
通过更改seed和tap的值，可以看到仿真得到的码型随之改变，因此有些协议里就定义了tap和seed的值，以便通过数学算法得到随机性更好地码型；
3、explicit bit sequence：明确的码型，即按照给定的码型进行输出，设置界面如下：

我们来设置不同的bitsequence，观察仿真结果，如下图：


默认的bitsequence


更改了bitsequence1


更改了bitsequence1
通过设置bitsequence模式后，我们更改了bitsequence的值，发现仿真输出的码型和我们设置的一致，且仿真软件是重复我们设置的bitsequence；
4、bit File：即通过定义文件的方式，定义特定码型，文件的格式定义为text即可，设置界面如下：


设置完成后点击ok；码型文件内容如下:

PRBS7

1010按照如上文件设置的码型进行仿真，波形如下：

BitFile_PRBS7


BitFile_1010
通过上述仿真，我们发现，bitFile模式仿真出来的波形和文件定义的也一样，这种方式本质上和explicit bit sequence定义的码型一样，都是通过定义特定bit流的方式定义输出码型，但是这种通过bitFile的方式定义码型似乎更加方便一些，另外需要注意的是，软件也会重复输出bitFile定义的码型；
通过上述介绍，我们可以通过四种模式定义输出PRBS码型，当然也可以输出其他类型的码型，根据我们的需求选择合适的模式，定义所需要的码型，就可以将PRBS电压源灵活的应用了，下面来看一下，此激励源的去加重如何设置；
去加重的设置界面如下图所示：
设置enableDeEmphasis=yes，即使能去加重；
DeEmphasisMode设置有两项，percent Reduction和dB loss，按照percent Reduction设置，则去加重的大小按照百分比来定义，这个百分比是指有去加重的bit的电压值/没有去加重bit的电压值，也可以按照dB loss来设置去加重的大小，这样设置则将上述的电压比值用20*log(V2/V1)的形式定义；
DeEmphasis：即设置去加重的大小，大小按照上边选择的mode进行对应的设置；
DeEmphasisTap：这个参数是设置去加重在同一个连续电平中实施了几次，具体参看下边的波形；
DeEmphasisSpan：这个参数是定义去加重的bit宽度，span=1，则代表连续电平中除去第一个bit，剩下的bit进行去加重，span=2，则代表连续电平中除去前两个bit，剩下的bit进行去加重，需要注意，这个span的值可以设置小数；

下面来看一下，去加重的波形：

上图是设置了3.5dB去加重之后的波形和原始波形对比，这里是通过dB Loss的方式定义的；
下面看一下3.5dB和6dB去加重的波形对比：

下面看一下dB loss的方式和percent reduction两种方式的对比，波形如下：
如图所示，通过dB loss的方式定义去加重的大小为6.02dB，通过percent reduction的方式定义去加重的大小为50%，可见两种方式定义的去加重本质上是一样的；

下面来看一下DeEmphasisTap的含义：

上图是仿真的tap值分别等于1、2、3的波形，可以清楚看到tap参数的含义和作用；
下面来看DeEmphasisSpan的含义：

上图是仿真的span的值分别等于1、1.5、2的波形，通过仿真的波形可以清楚看到span的含义；
PRBS电压源还有一些基本设置，如速率、边沿时间、延时等参数，就不一一展示了，下面再来看一下几个jitter的设置；

先看Rj的设置，设置界面如上图，enableRJ=yes，即使能Rj，RJrms参数即RJ的RMS值，RJbw参数是设置RJ的频谱范围；

上图是在电压源处设置了RJrms=10ps的jitter值，我们此处大概看看这个值；

上图是在电压源处设置了SJ=100ps的jitter值；
三、基于ADS信号SI和电源PI完整性精选36讲
以上我们把PRBS电压源的基础功能、高阶设置都涉及到了，软件设置如此，具体怎么用，还看仿真的目的和应用，供大家参考。感兴趣的朋友可以在文章末尾点赞和在看，截图发送本公众号，回复 PRBS  我将在24小时内赠送本文模型文件。

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