模拟集成电路设计概论课件.ppt

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1、模拟集成电路的特点和应用模拟集成电路的定义什么是模拟电路？模拟信号经典教材:P.R.Gray“AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits”模拟信号的采样信号仅对模拟集成电路而言，特别是针对数模混合集成电路设计模拟集成电路设计什么是模拟集成电路设计？特定模拟电路、或系统的功能和性能选择合适的集成电路工艺设计成功的设计结果模拟集成电路设计步骤电路设计电路测试电路制备后对电路功能和性能参数的测试验证产品开发物理版图设计根据工艺版图设计规则设计器件、器件之间的互联电源和时钟线的分布与外部的连接模拟集成电路层次设计器件复杂电路基本电路VCO

2、和PLL、ADC和DAC、filter、电源管理电路、开关电容电路CMOS工艺、器件物理、*器件参数、*版图设计、*电路模拟基本单元单级放大器、差动放大器、电路偏置、电流镜运算放大器、带隙基准、比较器、乘法器模拟集成电路层次设计模型物理设计器件系统电路系统说明/仿真Matlab、ADMS…参数化模块/单元layout器件特性电路性能netlist/simulation行为模型版图布局layout器件模型spicemodel版图描述designrule宏模型Matlab…描述层次电路层次模拟集成电路设计步骤设计要求描述设计定义执行设计仿真物理层设计物理层验证提取寄生参数芯片制

3、造测试和验证产品生产与设计指标比较与设计指标比较电路设计物理层设计芯片设计测试和产品开发集成和分立模拟电路的不同之处器件制备在同一衬底上器件具有相似的性能参数，易于匹配。器件参数由几何尺寸决定。器件的品种和参数的限制无源器件的面积大、参数的范围小、精度差。MOS工艺中的Bipolar晶体管的品种少、性能差。采用计算机仿真验证无法用电路试验板验证。计算机验证的直观性差，受仿真方法和器件参数的影响大。模拟和数字集成电路的区别电路的不同模拟小信号—数字大信号；不规则的形状—规则的形状设计层次电路级—系统级设计方法全定制—标准单元器件参数的影响器件参数的连续性—固定；精确的模型—时

4、序模型；设计优化（trade-off/robusting）—软件编程动态范围（Dynamicrange）受电源/噪声限制—没有限制CAD难以利用自动设计工具模拟集成电路设计的特点直观的设计模拟设计的复杂性设计参数多速度、功耗、增益、精度、电源电压、线性度等参数不同参数间的折中设计难度大高性能电路设计难点噪声、串扰、电源电压下降等温度对性能的影响大器件二级效应对性能的影响大模拟电路二级效益的建模和仿真存在难题。仿真不能发现所有设计问题解决方法：直观和经验设计鲁棒设计鲁棒设计电路性能随工艺、电源电压、温度而变化器件模型参数的改变阈值电压、二级效应等导致参数改变工艺角参数TT、F

5、F、SS、FNSP、SNFP电源电压对器件工作区的影响电压变化范围：20%温度的范围室温：25度、或50度民品、军品计算机模拟易于仿真在最坏条件下的电路性能验证电路在各种最坏条件下的性能和功能模拟信号带宽的关系对模拟电路而言，不同的应用对于不同的信号带宽模拟——射频——微波（是否包含电感？）集成电路工艺趋势—是为什么CMOS？“Digitalworld”BipolarMOS射频模拟工艺进化对模拟电路的影响优势面积更小、寄生电容更小跨导更大、速度更快劣势沟道电阻下降（增益下降）阈值电压下降速度低于电源电压、信号幅度下降噪声上升、动态幅度下降更加非线性更加偏离MOS的平方律

6、电流特性、建模更难在“数字世界”中的模拟集成电路数字集成电路Cost/function每年下降29%，每10年下降30倍模拟集成电路Cost/function下降可以忽略设计更困难电源电压下降的太低、器件增益低、噪声大、匹配更差…模拟集成电路会“消失”？模拟集成电路存在的理由The“real”or“physical”worldisanalogAnalogisrequiredtointerfacetojustaboutanythingADC、DACInmanyapplications,analogisinthecriticalpathSensorsandactuators(

7、e.g.,MEMS)opticalcommunicationsDigitalsignalshaveanalogcharacteristicstoo…MatchinggrowingconcerninmemoriesInterfacebetweentwohigh-performancedigitalcircuits模拟和数字电路电子系统数字电路核心CPU、DSP、Memory、时钟和电源管理模拟信号处理信号调理、放大、滤波、数据转换电路模拟集成电路与系统应用集成传感器系统传感器感知或探测模拟信号声音（麦克风、超声