数模混合仿真详细文档

用SpectreVerilog进行模数混仿，以Sigma-DeltaADC为例SpectreVerilog模数混仿,模拟部分用Spectre,数字部分用Verilog-XL.所以还需要安装CadenceLDV软件,其内含Verilog-XL仿真器.这里以自行设计的二阶全差分Sigma-DeltaADC为例,详细介绍用SpectreVerilog的仿真过程.所用工艺库为TSMC0.18u，电源电压：1.8V.1.准备Sigma-DeltaADC分模拟和数字部分两块,其中模拟部分为调制器,数字部分为数字滤波器.如下图.其中out为调制器的输出,这里是1位0，1数据流.数字滤波器为VerilogRTL级代码.Schematic：Symbol：VerilogCode：moduleDigitalFilter(in2out,out,clk,clr,in);outputin2out;output[`wordsize-1:0]out;inputclk;inputclr;inputin;regin2out;wireclk_half1,clk_half2;……Endmodule同时为了直观的观看输出结果，因此把输出的数字字转化为模拟量，这里用Verilog-A做一个理想的DA转换器。因此最好事先用Spectre仿真模拟部分,用ModelSim或Verilog-XL等仿真数字部分.这里假定我们已有:1)模拟部分的原理图(包括Symbol);2)数字部分的Verilog代码,DigitalFilter.v,模块名:DigitalFilter(in2out,out,clk,clr,in);3)数字部分的TestBench代码,DigitalFilter_TB.v,模块名:DigitalFilter_TB.下图为最终的系统图：2.创建数字模块的Symbol1)新建一个Cell,ViewName为symbol,Tool:Composer-Symbol.2)画Symbol.简单地,画一个矩形框,添加几个Lable,然后添加Pin.3)添加Pin.左边输入,右边输出.对于多位的pin可以用如out7:0的样式作为pin的名字.注意:与模拟部分相连的多位Pin最好不要用一个pin,而要用多个.如下图.4)创建对应的Verilog文件.在symbol编辑器中,Design菜单-CreatCellView-FromCellView.会弹出的对话框,Tool/DataType一栏选择Verilog-Editor,则ToViewName会变为functional.点击OK,会弹出错误对话框,点No.自动弹出VI编辑器,可以看到已经生成Verilog代码的空壳.代码文件的路径在VI编辑器的标题栏上.下面要做的就是把我们的数字模块(不是TestBench)的代码填进去.如果不想用VI编辑器,也可以用其他文本编辑器.复制代码时最好不要动自动生成的代码.经测试,所有代码最好放在一个文件中.这一步之后，数字部分就会有functional和symbol两个View。这样基于Verilog代码的Symbol就创建完了.3.创建理想DAC这里用Cadence自动生成的理想DAC。同步骤2，首先创建Symbol，如下图：类似步骤2，Design菜单-CreatCellView-FromCellView.Type选择VerilogA-EditorOK，弹出对话框，可以直接按OK，默认设置。弹出新的对话框，选择DigitaltoAnalogConverter,然后Next。设置位数，电压范围等参数。如下图：Next之后，会出现VerilogA代码，再Save和Finish。完毕。4.创建顶层原理图.1)新建步骤1中所说的顶层Schematic视图,这里名为MixSim,把模拟的Symbol和上面建立的数字块Symbol放到新建的原理图中,并连好线.模拟块输入端的激励源都要加上.2)添加数字块的Pin.把数字块中除了和模拟块相连的输入端添加Pin.这里的数字块输入端信号与模拟块共用，因此没有输入Pin。5.创建config视图1)新建Cell,名字和步骤4中的原理图名字一致.Tool选择Hierarchy-Editor,则ViewName会自动为config.OK,2)在新出现的NewConfiguration窗口中View:文本框为空,填入:schematic,注意大小写.点击下方的UseTemplate…,-Name一栏选择:spectreVerilog,OK,3)再OK关闭NewConfiguration.点击Cadencehierarchyeditor窗口的保存按钮,关闭退出.4)这时MixSim有两个View:config,schematic.打开config,会提示打开模式,直接OK,则原理图会被打开，并可以进行修改。6.建立仿真环境1)打开config视图,菜单Tools-AnalogEnvironment,打开ADE.2)ADE,菜单Setup-simulator,Simulator选择spectreVerilog,OK.3)ADE,菜单Setup-Stimuli-Analog,弹出Setup窗口,选中GlobalSources,把电源电压填上,这一步和spectre一样,另外别忘了添加模型库.不再赘述.4)添加数字块的测试向量.ADE,菜单Setup-Stimuli-Digital,弹出VI编辑窗口,窗口的标题栏和信息栏都有测试向量的文件路径,可以直接修改它.系统自动生成了一个initial块,这个initial块不能改动.现在就可以把Testbench中的代码复制到这个文件中了.注意:`timescale不要复制,模块名和端口定义不要复制,模块实例引用不要复制.也就是只能复制initial块和always块以及parameter语句.同时注意到,系统生成的的initial块中把输入信号初始化为零,因此复制进来的语句一定要避免在0时刻给这些信号赋值.本例数字块的输入与模拟块共用，因此不用添加代码。5)打开Config视图，菜单Tools-MixSignalOpts.,会新增加一个Mixed-Signal菜单栏。菜单Mixed-Signal-InterfaceElements-Library…主要修改两个参数d2a-vh，d2a-vl，他们是输出数字信号的0，1电压把ModelIO选为Input，修改a2d_v0,a2d_v1，他们是模拟转数字的阈值电压，这里为0.6V和1.2V7.仿真.仿真过程与Spectre一样，设置瞬态仿真时间，输出节点电压。这是ADC仿真结果图:由于搭建整个仿真环境比较复杂,因此经常会出错,需要耐心调试，尤其是Verilog代码错误,仿真器只说有错,但不知道错在何处,很不爽.本教程仅适用于初学者，同时请高手指点一二，错误和走弯路都在所难免，谢谢。