“ 電路級仿真之前需要三天的時間。使用 MATLAB 和 Simulink，我們將仿真時間縮短到只需一分鐘。

——Jun Uehara, Epson Toyocom”

使用 MATLAB 和 Simulink 可以實現混合信號系統的行為建模、快速設計開發、設計前分析和驗證。

要開始設計混合信號集成電路 (IC)，您可以使用 PLL 和 ADC 的 Mixed-Signal Blockset 模型。構建模塊具有數據表規范，并且包含模擬損傷。內置分析工具和測量測試平臺有助于減少您的驗證工作。 對于 PCI Express、USB、DDR 和以太網等高速鏈路的設計和分析，您可以使用 SerDes Toolbox 構建和評估您的信道均衡方案，并自動生成 IBIS-AMI 模型進行信道仿真。借助 MATLAB 和 Simulink，您能夠：

創建 PLL、DAC、ADC、SerDes、SMPS 和其他混合信號系統的行為模型。

按照自上而下的方法評估模數設計權衡

通過協同仿真或創建 SystemVerilog 模塊和 IBIS-AMI 模型，將系統級模型關聯到 EDA 工具

在生產測試樣片之前，驗證包括模擬/數字硬件和控制邏輯在內的設計。

MATLAB 和 Simulink 在混合信號系統中的應用

1）混合信號分析在最高抽象等級，您可以使用 MATLAB 分析基本系統架構； 例如，哪一個架構更好一些：二階還是三階 sigma-delta 調制器？哪種類型的 PLL 最好？波特圖是如何展示系統穩定性的？ 使用 MATLAB 和 Simulink 中的分析工具，探索設計空間并為您的設計找到最佳起點。 例如，Mixed-Signal Blockset 使用 MATLAB 功能執行 PLL 的閉環和開環靜態分析，并快速設計環路濾波器。 與電子表格或 C/C++ 等傳統編程語言相比，MATLAB 可提供更進一步的分析和可視化功能。而且，您不必放棄您的現有投資；MATLAB 可與 Microsoft Excel 和 C/C++ 協同工作。

2）混合信號的自上而下設計使用并細化行為模型和測量測試平臺，以實現更快的設計和驗證。在 Simulink 中，您可以在不同抽象等級對模擬電路、控制邏輯和數字硬件進行協同仿真。 通過在“傳遞函數”抽象等級使用連續時間信號或使用 Simscape Electrical 對電壓、電流和組件（例如，RLC 元件、運算放大器和開關等）進行建模，來描述模擬電子元件。 使用浮點精度在算法級別描述數字電子元件，或使用任意長度的定點數據類型執行位準確度仿真，包括量化和飽和效應。最后，為目標ASIC 和 FPGA 生成可綜合的 HDL 代碼。 使用 MATLAB 函數或 Stateflow 在算法級別描述控制邏輯和狀態機。您可以使用定點數據類型，并確定是以微型控制器為目標使用嵌入式 C/C++ 代碼生成，還是為目標 ASIC 和 FPGA 生成可綜合的 HDL 代碼。

3）混合信號驗證在設計流程中，必須將系統級模型關聯至下一階段。您可通過不同的方式將 MATLAB 和 Simulink 模型用作 SPICE 模型、HDL 代碼或硬件的測試框架。 協同仿真是不同工具間的運行時連接；在每個仿真時間步長，可在工具間交換數據，從而讓它們能夠協同運行以仿真模型。 在模擬域中，Cadence Virtuoso AMS Designer 提供指向 Simulink 的協同仿真連接。在數字域中，HDL Verifier 提供到第三方 HDL 仿真器和 FPGA 電路板的連接，以進行在環測試。 為了在功能驗證環境中進行回歸測試和重復使用，您可以利用 DPI-C 接口將 MATLAB 算法和 Simulink 模型導出成 SystemVerilog 模塊。 您可以使用 MATLAB 分析 IC 仿真結果，以更有效地實現數據可視化，并使用優化、機器學習或深度學習技術進一步優化行為模型。 最后一級的混合信號驗證是設備測試。在此階段，MATLAB 和 Simulink 與各種測試設備集成，從而讓您能夠構建測試系統，該系統通過模型創建測試向量、控制測試設備和分析結果。

4）鎖相環 (PLL)晶體管級別的模型很準確，但用于鎖相環 (PLL) 設計時速度極慢。反饋環路通常需要長時間仿真用于捕獲鎖定時間，需要小的仿真時間步長，以準確預測相位噪聲效應。Simulink 和 Mixed-Signal Blockset 使用一個變步長求解器，它可以實現非常快速的 PLL 仿真且無需過采樣。 借助其控制設計方面的技術，Simulink 擁有一個仿真引擎，該引擎在具有反饋回路的仿真系統中極其高效。通過將行為建模與更快的仿真方法相結合，工程師們能夠將 PLL設計的仿真時間從數天縮短到數小時甚至數分鐘。

5）數模/模數轉換器(ADC/DAC)快速對連續時間信號和離散時間信號進行仿真的能力是設計和驗證模-數轉換器 (ADC) 的關鍵。由于 Simulink 允許在相同環境中對模擬和數字硬件進行建模，因此您可以設計一個 ADC，所需時間只是 SPICE 工具所需時間的一小部分。 使用 Simulink 進行快速的 ADC 設計可加快參數掃描速度，從而允許工程師在較短時間內進行詳細驗證。通過使用 Mixed-Signal Blockset 測試平臺，您可以快速評估積分和微分非線性度以及噪聲性能。

6）SerDes 和高速鏈路對以較高數據速率運行的 SerDes 串行和 DDR 并行均衡系統進行分析和仿真，會使仿真的速度慢得像爬一樣，這會威脅到項目交付時間，同時也會限制設計研究的范圍。 通過 SerDes Designer 應用程序，您只需幾分鐘即可分析任意高速信道均衡方案，包括使用 NRZ 或 PAM4 信號實現預加重和均衡的不同架構。通過此應用程序，您可以自動生成 Simulink 模型，用于進一步改進自適應均衡算法，也可以從自己的模型開始并添加您的專有算法。對于系統集成和信道驗證，您可以使用 SerDes Toolbox 自動生成雙 IBIS-AMI 模型。

7）射頻功率放大器的數字預失真 (DPD)數字預失真在理論上很簡單，實踐起來卻很難。MATLAB 為控制測試設備、分析復雜數據和為 DSP 或 FPGA 構建算法提供了統一的環境，同時對射頻功率放大器 (PA) 引入的效應有更深的了解。 在 MATLAB 中，您可以基于修改后的 Volterra 系列輕松地構建一個 PA 模型，包括記憶效應和非線性，并使用 RF Blockset 電路包絡對該模型進行仿真。通過在閉環中使用您自己的 DPD 算法對射頻功率放大器進行仿真，您可以在進入試驗之前預估定時、量化和其他射頻效應。

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