SigXplorer中兩種Buffer Delays 模式詳解

    In SigXplorer, Buffer Delays Specifies how the simulator obtains buffer delays for the simulation. We can select one of the following options from the drop-down list:

• From Library: Specifies that the simulator obtain buffer delays stored with the model in the library. This is the default.
• On-the-fly: Specifies that the simulator measure buffer delays during circuit simulation and use these delays in the remaining calculations.

 
圖1 Buffer Delay默認模式為From Library
    那麼，在時序模擬過程中，究竟該怎樣設置這項參數？這兩種模式有什麼區別和聯繫呢？讓我們看看下面的模擬實例。
    圖2和圖3分別顯示了Buffer Delay模式設為From Library和On-the-fly時Switch Delay和Settle Delay的模擬數值。以Switch Delay為例，從這兩個模擬圖中可以看出二者的數值相差很大，差值為ns級別。通過觀察模擬波形及模擬結果，可看出在From Library模式下，Switch Delay是從驅動器件輸出Buffer上電開始測量的；而在On-the-fly模式下，是從驅動器件輸出Buffer電壓上升到Vmeas開始測量的。後者與我們所熟悉的常規定義相同，我們的時序公式也是基於此種定義推導的。所以在做時序模擬時應該選擇On-the-fly模式。
如果我們將From Library模式下的First Switch Delay和Final Settle Delay分別記為Tswtich_lib和Tsettle_lib，On-the-fly模式下的First Switch Delay和Final Settle Delay分別記為Tswtich_fly和Tsettle_fly，則有Tswtich_lib = Tswtich_fly + Buffer Delay，Tsettle_fly = Tsettle_fly + Buffer Delay。即From Library模式下Switch Delay實際為On-the-fly模式下的Switch Delay + Buffer Delay。
 
圖2   From Library模式下的Switch Delay和Settle Delay值
 
圖3  On-the-fly模式下的Switch Delay和Settle Delay值
    我們再來看看時序模擬過程中，Buffer Delays選擇From Library模式會出現什麼問題。
對於源同步來說，其理論時序計算公式如下：
T_{flight_time_min} > T_hold-T_{va_min} +T_{flt_clk@fast} + Design Margin Fast                   式（1-1）
T_{flight_time_max} < T_{vb_min} - T_setup + T_{flt_clk@slow} -T_jitter - Design Margin Slow           式（1-2）
    由前面推導知道，From Library模式下Switch Delay實際為On-the-fly模式下Switch Delay + Buffer Delay。以式（1-1）為例，From Library模式下，則其變化為：
T_{flight_time_min} + T_{buffer_delay} > T_hold-T_{va_min} +T_{flt_clk@fast} + T_{buffer_delay_clk} + Design Margin Fast
可寫為：
T_{flight_time_min} > T_hold-T_{va_min} +T_{flt_clk@fast} + ( T_{buffer_delay_clk} - T_{buffer_delay} ) + Design Margin Fast
    由上式得出，如果參考時鐘和待模擬信號的輸出Buffer模型相同，則它們的Buffer Delays相同，從而T_{buffer_delay_clk} - T_{buffer_delay} 為零，選擇From Library模式對公式並沒有影響，所計算結果也是正確的。所以對源同步來說，只要參考時鐘和待模擬信號的模型相同，設置Buffer Delays為On-the-fly和From Library模式沒有區別。但是如果參考時鐘和待模擬信號的輸出Buffer模型不同，則T_{buffer_delay}和T_{buffer_delay_clk}不同，這時所計算出的T_{flight_time_min}就有了誤差，誤差值為兩個Buffer Delay之差值，可能為正也可能為負。雖然這個誤差值不是很大，但是對於時序要求嚴格的網路還是會產生一定的影響。
    對於共同時鐘同步來說，由於其時鐘由外部時鐘提供，所以一般情況下公式兩邊的Buffer Delay值不會相同，因此選擇From Library也會產生誤差。
T_{flight_time_min} > T_hold - T_comin+T_{flt_clk@fast(p_in_sd)} + T_skew + Design Margin Fast        式（1-3）
T_{flight_time_max} < Clock Cycle Time - T_setup - T_{co max}  + T_{flt_clk@slow(p_in_sd)} - T_jitter - T_skew - Design Margin Slow               式（1-4）
    終上所述，在做時序模擬時，應該注意選擇Buffer Delays為On-the-fly模式。From Library模式只有在少數情況下可以應用。