用Mentor Graphics 工具仿真Audio Circuit

用Mentor Graphics工具仿真Audio Circuit

威盛电子（中国）有限公司吕志军

[摘要]

我们在工作中涉及到对Audio Circuit (ADC, DAC等)的设计验证，主要用到Mentor Graphics的仿真工具。这里是一些使用经验与大家分享与讨论：我们先用ADVance MS (ADMS)进行混合仿真，后又用Vector配合下的Eldo进行混合仿真，从而节省了有限的ADMS的license,下面也会对以上两种仿真方法进行一下简单的比较;文中还总结了一些用Ezwave进行FFT分析的经验；最后有一些后仿的经验与大家分享。

用ADMS进行混合仿真：

用ADMS (ModelSim+Eldo)进行数模混合仿真，最大的优点就是精度高，仿真速度快，且可以仿真各种混合情况下的数模设计。但一些仿真设置，如数、模电路的例化和调用，command file的编译等，略显繁琐，仿真文件可复制的灵活性也有局限。这些缺点其实是混合仿真本身固有的特质，很大程度上与工具无关。总体而言，ADMS确实是作混合仿真的优先选择。此外，对用户来说，往往会受限于license的数量，因为运行一个ADMS仿真，不仅要占用一个ADMS自身的license,还要占用一个Eldo的license（该eldo是由ADMS提供）。所以，对于一些特定条件下的数模混合电路，我们尝试用Vector配合Eldo进行混合仿真,以达到最大程度节约license资源的目的。

1．用Vector配合下的Eldo进行混合仿真：

这种仿真方法严格意义上说已经不能算混合仿真了。在图1所示电路结构中：

图1 相对独立的数字电路和模拟电路

数字电路仅为模拟电路提供输入信号和时钟，而模拟电路并没有给数字电路提供任何信号，数字模块和模拟模块相对比较独立，例如，DAC电路中的数字Sigma-Delta调制电路和模拟D/A转换及滤波就是这样的关系。

对于以上架构的电路中，我们尝试先用Modelsim单仿数字模块，在其数字输出及时钟的每一个变化点，均打印出这些信号的变化（二进制）及变化时间，并保存成可读的文本格式。然后对此文本文件进行简单的编译，在开始处加上信号名及相关信息，使之成为Eldo可读的Vector file标准格式。最后在Eldo的仿真文件中加入此Vector file: “ .VEC 'vect.txt' ”. 这样就可以直接只运行Eldo仿真就可以得到想要的混合仿真结果了.

要注意的是，这种方法可能只适用于图1所示结构。如果数字电路相对模拟电路并不独立，即模拟电路有输出信号到数字电路，就不太可能使用这种方法了。

2.ADMS与Eldo+Vector的比较：

首先，在仿真精度上，Eldo+Vector和ADMS基本相同。在某些情况ADMS 结果莫名的好很多的时候，反而Eldo+Vector的结果更加接近实际。

其次，再仿真时间上，Eldo+Vector虽然是单一工具的仿真，但比起同时调用2种工具的ADMS，仿真所用时间基本相同。

Eldo+Vector确实克服了第1节中所提混合仿真的一些麻烦及不灵活性。针对不同仿真条件，Eldo+Vector的仿真文件可简单的复用。但仍需注意的是该种仿真方法局限于特定的电路结构

单就以上3点比较，对于我们所设定的电路结构而言，Eldo+Vector仿真就略优于ADMS了。再加上更为实用的可节省部分license资源, Eldo+Vector可成

为仿真DAC的首选工具。

3.用ezwave作FFT分析：

设计Audio Circuit, 作FFT分析就是不可避免的。一般来说，我们可采用以下3种方法作FFT分析：

a)用Eldo中的measure语句测量输出节点的变化，然后用Matlab对此作FFT;

b)直接用Eldo的FFT测量工具；

c)用ezwave作FFT分析；

前2种方法均需跑完整个Eldo仿真之后才可以做，而用ezwave，只要有波形输出，就可以做FFT分析（当然也要满足一定时间要求）。通常为了减小频谱泄露，瞬态分析跑的时间周期都比较长，而用ezwave作分析，可以灵活的选择窗函数，从而尽量克服频谱泄露，相应的，瞬态分析所要运行时间可以减少一半左右，从而大大减小设计周期。

图2就是用ezwave作FFT分析时所需的设置。通常，在相同的瞬态分析时间内，3种方法所得的SNR、THD基本没有差别。但如果在少一半的瞬态时间内作FFT分析，用ezwave得到的结果只比全部瞬态分析时间得到的结果少1~3dB，这种结果是完全可以信赖的。

图2 用ezwave作FFT分析的设置

4.用Eldo作后仿的经验：

在用Eldo作后仿时，仿真环境可以直接套用前仿的，后仿时间比前仿要慢50%左右，这个时候用ezwave作FFT分析就更显必要。

遇到的最大问题就是将后仿网表中的寄生电容手动标注于前仿网表中，会得到不同于后仿的仿真结果。所以在做后仿debug时，最好不要用标有寄生电容的前仿网表。

总结：

以上首先讨论了用ADMS和Eldo+Vector进行仿真的方法和比较，然后讨论如何用ezwave作FFT分析及其好处，最后列出了一些后仿的经验。在设计Audio Circuit时，用Mentor Graphics的工具进行仿真、验证，确实是比较理想的选择。我们最终的流片测试结果和仿真结果差别不大，由此更验证了这些仿真工具的可信赖性。