SigXplorer中两种Buffer Delays 模式详解

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.
  
图1 Buffer Delay默认模式为From Library

那么，在时序仿真过程中，究竟该怎样设置这项参数？这两种模式有什么区别和联系呢？让我们看看下面的仿真实例。

图2和图3分别显示了Buffer Delay模式设为From Library和On-the-fly时Switch Delay和Settle Delay的仿真数值。以Switch Delay为例，从这两个仿真图中可以看出二者的数值相差很大，差值为ns级别。通过观察仿真波形及仿真结果，可看出在From Library模式下，Switch Delay是从驱动器件输出Buffer上电开始测量的；而在On-the-fly模式下，是从驱动器件输出Buffer电压上升到Vmeas开始测量的。后者与我们所熟悉的常规定义相同，我们的时序公式也是基于此种定义推导的。所以在做时序仿真时应该选择On-the-fly模式。

如果我们将From Library模式下的First Switch Delay和Final Settle Delay分别记为Tswtich_lib和Tsettle_lib，On-the-fly模式下的First Switch Delay和Final Settle Delay分别记为Tswtich_fly和Tsettle_fly，则有Tswtich_lib = Tswtich_fly + Buffer Delay，Tsettle_fly = Tsettle_fly + Buffer Delay。即From Library模式下Switch Delay实际为On-the-fly模式下的Switch Delay + Buffer Delay。
  
图2   From Library模式下的Switch Delay和Settle Delay值
 
图3  On-the-fly模式下的Switch Delay和Settle Delay值

我们再来看看时序仿真过程中，Buffer Delays选择From Library模式会出现什么问题。

对于源同步来说，其理论时序计算公式如下：

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）

由前面推导知道，From Library模式下Switch Delay实际为On-the-fly模式下Switch Delay + Buffer Delay。以式（1-1）为例，From Library模式下，则其变化为：

T_{flight_time_min} + T_{buffer_delay} > T_hold-T_{va_min} +T_{flt_clk@fast} + T_{buffer_delay_clk} + Design Margin Fast
可写为：
 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，如果参考时钟和待仿真信号的输出Buffer模型相同，则它们的Buffer Delays相同，从而Tbuffer_delay_clk - Tbuffer_delay 为零，选择From Library模式对公式并没有影响，所计算结果也是正确的。所以对源同步来说，只要参考时钟和待仿真信号的模型相同，设置Buffer Delays为On-the-fly和From Library模式没有区别。但是如果参考时钟和待仿真信号的输出Buffer模型不同，则Tbuffer_delay和Tbuffer_delay_clk不同，这时所计算出的Tflight_time_min就有了误差，误差值为两个Buffer Delay之差值，可能为正也可能为负。虽然这个误差值不是很大，但是对于时序要求严格的网络还是会产生一定的影响。

对于共同时钟同步来说，由于其时钟由外部时钟提供，所以一般情况下公式两边的Buffer Delay值不会相同，因此选择From Library也会产生误差。

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）
   
终上所述，在做时序仿真时，应该注意选择Buffer Delays为On-the-fly模式。From Library模式只有在少数情况下可以应用。