26. Типова структура і засоби розробки макромоделей інтегральних мікросхем.

Макромодель цепи, или элемента цепи – это система математических соотношений, которая описывает наиболее существенные свойства цепи, или элемента цепи с определенной точностью при заданных условиях.

Интерес к макромодели связанный с развитием интегральной схемотехники, что разрешило изготовлять ИС, которые содержат 10² – 10⁵ и больше транзисторов на кристалле. Моделировать схемы с таким количеством компонентов на уровне моделей транзисторов без толку. Необходимо понизить уровень сложности таких схем. Одним из наиболее рациональных подходов для решения этой задачи есть макромоделирование. Этот подход разрешает сократить время моделирования в несколько десятков раз при уменьшении точности всего лишь на 5-10%, что в большинстве случаев допустимо.

Типичный процесс разработки макромодели напоминает типичный процесс разработки электронной схемы и состоит из следующих этапов:

• разработка ТЗ, в котором указываются перечень и точность параметров и характеристик ИМС, которые отображают диапазоны их изменений, условия окружающей среды, дестабилизирующие факторы и степень их учета, требований, которые вытекают из особенностей формирования и решения уравнений схемы в конкретной программе АСхП, и т.п. Обязательным пунктом ТЗ есть программа тестирования и условия приема макромодели;

• анализ технических материалов, данных ТУ, измерений и других данных на ИМС и разработка (синтез) на их основе структуры и эквивалентной схемы макромодели и нелинейных функций, которые подлежат программированию;

• определение системы параметров макромодели, методик их расчета;

• программирование необходимых нелинейных функций и введение их в библиотеку нелинейных функций программы АСхП;

• тестирование макромоделей (моделирование контрольных задач и схем измерения параметров ИМС) и доработка макромодели (корректировка значений параметров или эквивалентной схемы) к требованиям ТЗ;

• выпуск необходимой документации на макромодель;

• включения макромодели в библиотеку моделей и параметров программы АСхП.

Как правило, макромодель ИМС разрабатывается гибридным или формальным способами, при которых основное внимание уделяется на отображение исходных параметров ИІМС. Только некоторые макромодели относительно несложных ИМС разрабатываются с помощью физического метода, используя в качестве начального варианта полную принципиальную электрическую схему. Она разбивается на функциональные блоки, которые после этого упрощаются, а для макромодели оставляют наиболее важные элементы и функции. Такие макромодели, как правило, более информативные, чем формальные.

Можно выделить типичную структуру макромодели схемотехнического уровня (рис. 4.1).

I II III

Рис. 4.1. Типичная структура макромодели схемотехнического уровня

Типичные блоки I и III макромодели осуществляют необходимое соединение ее внутренних переменных с переменными внешних цепей. Они отображают сопротивления и инерционные свойства входных и выходных цепей.

Преобразующий блок II не связан с внешними цепями, а с блоками II и III связан только по управлению. Здесь происходит преобразования входных сигналов в выходные. Иногда здесь учитывается и суммарная инерционность внутренних цепей ИМС.