AMS
摘要：模拟混合信号 (AMS) 验证是集成模拟和数字元件的集成电路设计和开发中的关键流程。AMS 验证的复杂性源于连续域和离散域之间的相互作用，因此需要先进的方法和工具。
什么是AMS
模拟混合信号 (AMS) 是指同时使用模拟和数字求解器的仿真。在集成电路 (IC) 设计中，AMS 验证涉及根据设计要求测试和验证模拟和混合信号 IC。AMS 设计结合了模拟组件（例如放大器、滤波器、振荡器）和数字组件（例如逻辑门、微控制器、数字信号处理器），因此其验证比纯数字系统更加复杂。
AMS 验证方法
基于仿真的验证：
模拟是验证 AMS 系统广泛使用的方法，包括：
模拟仿真（基于 Spice）：使用 HSPICE、Spectre 和 Cadence 等工具来模拟电路的模拟部分。
数字仿真（基于 HDL）：使用 ModelSim 和 VCS 等工具来模拟电路的数字部分。
混合模式仿真：Mentor Graphics 的 Eldo、Cadence Virtuoso AMS Designer 和 Synopsys 的 FineSim 等模拟器允许同时模拟和数字系统。
形式验证：
形式验证使用数学方法来证明系统设计的正确性。在AMS系统中，它确保可预测的行为并符合规范，尤其是在模拟域和数字域之间的接口处。Cadence或Synopsys等工具有助于验证数字域内逻辑的一致性和正确性，并确保ADC/DAC系统中信号转换算法的准确性。
AMS涉及的验证步骤
设计系统：对模拟组件（例如放大器、ADC）和数字组件（例如微控制器）进行建模。
运行混合模式模拟：使用 Cadence Spectre 等工具处理模拟部分，使用数字模拟器（例如 ModelSim）处理数字组件。
检查接口：确保 ADC 输出正确映射到数字域，并且 DAC 准确再现模拟信号。
执行时序分析：检查模拟和数字组件之间的时序不匹配，这可能会导致信号衰减或同步丢失。
验证信号完整性：使用信号分析工具验证转换后的信号（模拟到数字，反之亦然）是否保持其完整性和准确性。
AMS验证的挑战
复杂性：模拟和数字组件之间的相互作用增加了系统的复杂性。
非线性：模拟电路通常表现出难以建模和验证的非线性行为。
时间问题：同步模拟和数字域可能会导致抖动、偏差和延迟等问题。
信号完整性：确保信号在模拟和数字阶段之间转换时不会衰减。
覆盖范围：由于模拟和数字模拟的性质不同，实现跨两个领域的完整验证覆盖具有挑战性。
建模概念
谁创建模型：数字工程师还是模拟工程师？
模拟设计师和数字验证工程师协作创建模型。数字建模/验证专家在模拟设计师的支持下创建模型。接受过实数建模培训的模拟设计师与验证工程师合作，共同实现验证目标。
模拟建模：
模拟模型 (Verilog-A/Verilog-AMS) 提供连续时间域中模拟模块的数学描述，详细说明了端子和外部参数。模拟求解器可求解所有节点电压和支路电流的值。
行为建模：
行为建模将输出信号与输入信号关联起来，表示系统中的模拟行为。这种方法用于推导模块行为的方程，从而实现通常用于设计目的的快速仿真。
结构建模：
结构建模描述了结构、架构和模块参数，并对子模块进行建模以实现更真实的模拟。这种方法通常用于验证。
实数建模（RNM）：
RNM 运用了连续域和离散域的概念。值是浮点数（实数），时间是离散的，实数信号的值会根据离散事件而改变。
AMS 验证的建模语言
Verilog-AMS：
Verilog-AMS 和 VHDL-AMS 是标准 HDL 的扩展，旨在对混合信号系统进行建模和仿真。这些语言描述了混合信号电路的行为，包括模拟和数字部分之间的交互，支持在同一框架内进行设计和验证。
Wreal 建模：
Wreal 是 System Verilog 中使用的加权实数 (Weighted Real)，用于在数字模拟器中表示用于混合信号验证的模拟信号。Verilog-AMS 中的 wreal 数据类型在离散事件变化时提供连续的实数值，用于识别实数值的高阻抗/未知状态。Wreal 模型弥合了数字系统与 AMS 系统之间的差距，在数字域中表示实值信号。
实数建模（RNM）：
RNM 在仿真环境中表示实数（连续）值，可用于在没有传统模拟仿真工具的情况下模拟模拟行为。RNM 将模拟模块描述为信号流模型，并在数字求解器中以接近数字的速度对其进行仿真，并使用浮点实数表示电压电平。