FIGURE 6.5講了3種不同的Lumped RC modeling,書中說(shuō)明了這三種RC modeling的優(yōu)劣勢(shì)。
接下來(lái)直接跳到6.3.3 Crosstalk。
FIGURE 6.16 模擬了兩條線,A和B。
當(dāng)金屬走線A在經(jīng)歷狀態(tài)變化的時(shí)候,B會(huì)因?yàn)镃adj的coupling受到影響。
如果B和A同時(shí)發(fā)生改變,(取決于他們發(fā)生改變是同向還是反向),他們對(duì)彼此信號(hào)的變換的delay影響是不一樣的。
如果A在跳變的時(shí)候,B保持不變,那么A的跳變會(huì)對(duì)B帶來(lái)影響。這個(gè)crosstalk的大小取決于Cadj/Ctotal的比值。
假設(shè)說(shuō),這兩條相鄰的走線一起route的距離很短,而他們彼此的Cload很大,那么Cadj/(Cadj+Cload) 會(huì)非常小,換言之,短距離走線的金屬線之間的coupling可以忽略不計(jì)。
反之,如果是長(zhǎng)距離走線,那么Cadj/(Cadj+Cload)比值變大,帶來(lái)的crosstalk noise也會(huì)增大。
6.3.3.1 Crosstalk Delay Effects
上面講過(guò),A和B的跳變方向是否相同,決定了跳變過(guò)程中電荷的總量變化和這次跳變引起的延遲大小。
Table 6.3 summarizes this effect.
Coupling電容上的電荷取決于它本身電容值的大小Cadj,以及電容兩邊的電壓差。
假設(shè)說(shuō)A在跳變,但是B沒(méi)有(保持它自己的constant value)。從A點(diǎn)看到的有效電容包含了Cgnd+Cadj
如果A和B同時(shí)跳變,并且往相同的方向,coupling cap兩端的電壓差為0,這個(gè)時(shí)候Cadj可以忽略不計(jì)。
如果A和B同時(shí)跳變,但是兩者往不同的方向,比如A是從LOW跳變?yōu)镠IGH,B是從HIGH 跳變?yōu)長(zhǎng)OW。那么Cadj兩端的電壓差為2VDD,有效電荷變化是Cgnd+2xCadj。
4.4.6.6這次就不講了,這里用MCF值去表示:Cadj對(duì)有效有效電容的貢獻(xiàn)。然后他說(shuō)了,一般在layout沒(méi)有fix之前,使用的典型MCF值是1.5。
真好,書里還有Example,這樣我們就可以想象這些電容值是什么量級(jí)。
Example 6.8
SOLUTION :We find Cgnd =(0.08 fF/um)(1000 um) =80 fF and Cadj
=120 fF. The delay is RCeff.
重點(diǎn)來(lái)了 ---
6.3.3.2 Crosstalk Noise Effects
就是A跳變的時(shí)候,B是常值。給B帶來(lái)的影響是B也會(huì) 部分跳變 。定義A是Aggressor, B是Victim。一個(gè)施害者,一個(gè)被害者。
△Vaggressor is normally VDD.
那么△Vvictim是多少?
這里可以看到Victim Wire上的電壓跳變值取決于Cadj的大小。
這里假設(shè)Victim是被driven的情況下,為了應(yīng)對(duì)Agressor的coupling,Victim的Driver會(huì)去對(duì)抗這個(gè)noise。
我們可以把Aggressor和Victim的Driver output resistance表示為Raggressor和Rvictim.
這種情況下,Aggressor跳變瞬間帶來(lái)的Peak noise的計(jì)算如6.20公式所示。
小k等于什么呢?
啥意思呢?
分兩個(gè)極限條件來(lái)理解 -
1.當(dāng)Rvictim無(wú)窮大,也是Victim wire的驅(qū)動(dòng)能力無(wú)限小的時(shí)候:k ~ 0,△Vvictim = (Cadj/Cadj+Cgnd) x △Vaggressor,此時(shí)由于coupling 帶來(lái)的peak noise最大。
2.當(dāng)Rvictim無(wú)限小,也是Victim wire的驅(qū)動(dòng)力無(wú)限大的時(shí)候:k ~ ∞,1/(1+k) 無(wú)限小,此時(shí)由于coupling 帶來(lái)的peak noise最小。
下面這個(gè)圖最容易理解了 -
舉例的是幾個(gè)不同的Victim的driver size
and Cadj = Cgnd.
Coupling cap與Grounded cap取值一樣
當(dāng)Victim是floating的時(shí)候,由于Aggressor帶來(lái)的Peak noise影響將永遠(yuǎn)持續(xù)下去。。
當(dāng)Victim有人去drive,本身的driver會(huì)幫助victim restore from peak noise
Victim的Driver 尺寸越大,驅(qū)動(dòng)越強(qiáng),那么能對(duì)抗Coupling的能力越強(qiáng) - Double Size Driver case
在peak noise時(shí)刻,Victim tr.工作在線性區(qū),而Aggressor工作在飽和區(qū)。
也就是說(shuō),當(dāng)我們說(shuō)Victim和Aggressor使用相同尺寸Driver的時(shí)候,因?yàn)樗麄児ぷ鲄^(qū)域的不同,Raggressor(飽和區(qū))會(huì)是Rvictim(線性區(qū))的2~4倍。
最后一部分的意思是:這個(gè)公式的計(jì)算很保守,最后還是得靠仿真去驗(yàn)證準(zhǔn)確的coupling noise大小。
當(dāng)小k的值<1的時(shí)候,極其需要考慮Coupling noise。
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