混合信号系统的MATLAB和Simulink

分析、设计和验证模拟和混合信号系统

使用MATLAB®和仿真软件®用于混合信号系统的行为建模、快速设计探索、预设计分析和验证。

为了开始设计混合信号集成电路(ICs),您可以使用pll和adc的混合信号块集™模型。构建块的特征是数据表规格,并包括模拟缺陷。内置的分析工具和度量测试工作台帮助您减少验证工作。

用于高速链路的设计和分析,如PCI Express®、USB、DDR和以太网,您可以使用SerDes Toolbox™来构建和评估您的信道均衡方案,并自动生成用于信道模拟的IBIS-AMI模型。

使用MATLAB和Simulink,您可以:

  • 创建pll、dac、adc、serde、SMPS和其他混合信号系统的行为模型
  • 按照自上而下的方法评估模拟-数字设计折衷方案
  • 通过联合仿真或创建SystemVerilog模块和IBIS-AMI模型将系统级模型链接到EDA工具
  • 在生产测试芯片之前验证设计,包括模拟/数字硬件和控制逻辑

“电路级模拟花了三天时间。通过使用MATLAB和Simulink,我们将模拟时间缩短到了1分钟。”

junuehara,爱普生丰田公司

混合信号分析

在抽象的最高层次上,你可以使用MATLAB来分析基本的系统架构;例如,二阶和三阶sigma-delta调制器哪个更好?哪种类型的锁相环是最好的?关于系统稳定性,波德图说明了什么?

使用MATLAB和Simulink中的分析工具来探索设计空间,并为您的设计找到最佳起点。例如,混合信号块集使用MATLAB功能对锁相环进行闭环和开环静态分析,并快速设计环路滤波器。

MATLAB提供了比电子表格或C/ c++等传统编程语言更强大的分析和可视化功能。然而,你不必放弃现有的投资;MATLAB与微软合作®Excel®和C / c++。


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混合信号自顶向下设计

用嵌入式数字信号处理和控制算法模拟模拟电路。使用混合信号块集中提供的行为模型和测量试验台来设计和分析模拟/混合信号系统。

精确的建模和快速的系统级仿真对于在生产前验证这些模拟/混合信号设计至关重要。MATLAB和Simulink产品使您能2022世界杯八强谁会赢?够执行这些任务,描述模拟电子在使用连续时间信号传递函数抽象级或使用Simscape electric来建模电压、电流和组件,如RLC元素、运算放大器和开关。

您可以使用浮点精度在算法级别描述数字电子学,或者使用任意长度的定点数据类型(包括量化和饱和效应)执行位精确模拟。最后,生成针对asic和fpga的可合成HDL代码。

MathWorks®和Cadence合作®为您提供各种支持功能。同时,您可以共同模拟Simulink和Cadence Incisive中部分描述的设计®(数字)和艺术大师®AMS设计师(模拟)。您还可以在Cadence SystemVerilog工作流中集成Simulink子系统的行为。最后,您可以使用Cadence Virtuoso ADE MATLAB集成选项将电路级暂态、交流和直流仿真数据库导入到混合信号分析仪应用程序中,以可视化、分析和识别混合信号数据的趋势。


混合信号验证

系统级模型必须链接到设计流的下一个阶段。您有不同的方法来使用您的MATLAB和Simulink模型作为SPICE模型、HDL代码或硬件的测试工具。

协同仿真是不同工具之间的运行时链接;在每个模拟时间步骤中,工具之间交换数据,使它们能够一起运行以模拟模型。在模拟领域,Cadence®艺术大师®AMS Designer提供到Simulink的联合仿真链接。在数字领域,HDL Verifier™提供链接到第三方HDL模拟器和fpga板的循环测试。

为了在功能验证环境中进行回归测试和重用,您可以利用DPI-C接口将MATLAB算法和Simulink模型导出为SystemVerilog模块。

您可以使用MATLAB分析IC仿真结果,以更有效地可视化数据,并使用优化、机器学习或深度学习技术进一步细化行为模型。

混合信号验证的最后一个层次是设备测试。在这个阶段,MATLAB和Simulink集成了各种各样的测试设备,使您能够构建通过模型创建测试向量的测试系统,控制测试设备,并分析结果。


锁相环(PLL)

晶体管级模型是准确的,但当涉及到锁相环(PLL)设计时,速度非常慢。反馈循环通常需要长时间的模拟来捕获锁定时间,而需要小的模拟时间步长来准确预测相位噪声效应。Simulink和混合信号块集使用可变步长求解器,结果是非常快速的锁相环仿真,而不需要过采样。

凭借其控制设计的传统,Simulink拥有一个模拟引擎,在模拟带有反馈循环的系统时非常高效。行为建模和更快的仿真方法的结合使工程师能够将锁相环设计的仿真时间从几天缩短到几小时或几分钟。


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数据转换器(ADC和DAC)

快速模拟连续和离散时间信号的能力是模拟-数字转换器(adc)设计和验证的关键。因为Simulink允许在相同的模拟和数字硬件环境中建模,您可以在SPICE工具所需的一小部分时间内设计ADC。

使用Simulink进行快速ADC设计可以实现更快的参数扫描,允许工程师在更短的时间内执行详细的验证。使用混合信号块集测试台,您可以快速评估积分和微分非线性和噪声性能。


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SerDes和高速链接

在高数据速率下运行的SerDes串行和DDR并行均衡系统的分析和仿真会减慢仿真速度,从而威胁到项目交付时间,并限制了设计探索的范围。

SerDes Designer应用程序允许您在几分钟内分析任意高速通道均衡方案,包括用于预强调和均衡的不同架构,使用NRZ或PAM4信号。从应用程序中,您可以自动生成Simulink模型,以进一步完善自适应均衡算法,或者您可以从自己的模型开始,添加您的专有算法。对于系统集成和通道验证,您可以使用SerDes Toolbox自动生成双IBIS-AMI模型。


射频功率放大器的数字预失真

数字预失真理论简单,实际操作困难。MATLAB为控制测试设备、分析复杂数据、为dsp或fpga构建算法提供了统一的环境,同时深入了解射频功率放大器(PA)引入的影响。

在MATLAB中,您可以轻松地基于改进的Volterra系列建立PA模型,包括内存和非线性,并使用RF Blockset™电路信封进行模拟。用你自己的DPD算法在闭环中模拟RF PA,可以让你在去实验室之前估计时间、量化和额外的射频效应。


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