背景

在HSPICE SI仿真中，经常会遇到需要将多种激励码型合并级联起来的需求。例如在DDR接口中，希望将：PRBS7, Walk0, Walk1, Crosstalk, SSN等几种码型级联，共同激励通道，找到实际可能发生的worst pattern case。

实现方案

HSPICE中使用两种有源元件可以构造以上pattern：PAT和LFSR。其中PAT与PAT之间有原生语法支持直接级联，难点在于PAT和LFSR之间的级联，需要用到VCR(Voltage Control Resistor)元件来实现。

PAT与PAT级联

使用网状结构Pattern Source元件即可，语法如下：

Vxxx n+ n- PAT [(] vhi vlo td tr tf tsample PatName1 PatName2 ... [RB=val] [R=repeat] [)]

PatNameN: The name of the pattern defined by one or more .PAT commands
可以用.PAT预先定义好多种pattern，例如：

.PAT walk0_dq0 = b1111 b0111 b1111 b1111
.PAT walk0_dq1 = b1111 b1011 b1111 b1111
.PAT xtalk_dq0 = b0101 b1010 b1010 b1010
.PAT xtalk_dq1 = b1010 b0101 b1010 b1010
.PAT long1 = b1111 b1111
.PAT ssn_dq0 = b1111 b0000 b1111 b0000

然后直接包含在一个Pattern Source当中：

VDAT_DQ0 DQIN0 0 PAT (vhi vlo td tr tf ui walk0_dq0 xtalk_dq0 ssn_dq0 long1)

PAT与LFSR级联

使用一个控制信号控制两个VCR，等于0或高阻（如100Meg），并将两个源相加，即可得到期望输出，原理图如下图所示：

使用VCR进行Source级联原理图

Gxxx n+ n- VCR PWL(1) in+ in-  x1,y1 x2,y2, ... ,x100,y100

n+/n-: Positive or negtive node of the controlled element
即上图中VCR的两端，这里+/-代表方向
in+/in-: Positive or negtive controlling nodes. Specify one pair for each dimension
即上图中control信号的正负端
x1,...,x100: Controlling voltage across the in+ and in- nodes. Specify x values in increasing or decreasing order
即指明当control信号为x1,...,x100时
y1,...,y100: Corresponding element of x
即当control signal的值为x时，相应的y值（电阻值）

举例：

G001 source1 output VCR PWL(1) control 0    0V,100Meg    1V, 0
G002 source2 output VCR PWL(1) control 0    0V,0         1V, 100Meg
VCTRL control 0

其中source1为LFSR，source2为PAT，control为低频控制方波，仿真结果如下：

仿真波形图

注意点1：tdelay

PAT和LFSR的语法中，tdelay的含义不同，他们之间会存在tr/2的时延，在某些应用下需要手动补偿掉。例如：DDR接口中，DQS采用PAT实现，DQ包含了PAT+LFSR，此时如果不将PAT和LFSR的tdelay时延补偿掉，则会在DQ眼图中间会有一股线破坏掉整个眼图。因此建议手动补偿掉：

.param tdelay_pat = td
.param tdelay_lfsr = tdelay_pat + tr/2

注意点2：开关切换状态

在VCR的定义中，只定义了控制信号control在0V和1V时的行阻值，没有定义在0V~1V之间处的阻值，因此在电阻开关切换时可能存在一些不期望存在的亚稳态，上述仿真波形中，在control的上升沿和下降沿也出现了相应的异常波形。解决方法是将两个source在切换状态时的码型设置为相同。
例如：LFSR以高电平1起始，那么在PAT的末尾增加一个长1码型，使得在切换时两个（或多个）source的状态相同，如下图所示。

改善后的波形

HSPICE中激励Pattern的合并方法