Was sind die Best Practices, um sicherzustellen, dass CMOS-Analog- und Mixed-Signal-Schaltungen den Industriestandards entsprechen?

1 Wählen Sie die richtige Topologie

Der erste Schritt bei der Entwicklung von CMOS-Analog- und Mixed-Signal-Schaltungen besteht darin, die richtige Topologie für Ihre Anwendung auszuwählen. Die Topologie ist die grundlegende Struktur der Schaltung, wie z. B. die Anzahl und Art der Transistoren, Widerstände, Kondensatoren und Rückkopplungsschleifen. Die Topologie bestimmt die Haupteigenschaften der Schaltung, z. B. Verstärkung, Bandbreite, Linearität, Rauschen und Stabilität. Sie sollten eine Topologie wählen, die Ihren Spezifikationen entspricht und die Kompromisse zwischen diesen Merkmalen minimiert. Wenn Sie beispielsweise einen Verstärker mit hoher Verstärkung benötigen, können Sie eine Kaskodentopologie verwenden, bei der zwei Transistoren gestapelt werden, um den Ausgangswiderstand und die Verstärkung zu erhöhen. Dies erhöht jedoch auch den Stromverbrauch und die parasitäre Kapazität, was sich auf die Bandbreite und die Geschwindigkeit der Schaltung auswirken kann.

3 Modellieren und Simulieren der Schaltung

Der dritte Schritt beim Entwurf von CMOS-Analog- und Mixed-Signal-Schaltungen besteht darin, die Schaltung mit Software-Tools zu modellieren und zu simulieren . Die Modellierung bezieht sich auf die Darstellung der Schaltungskomponenten und deren Verhalten anhand von mathematischen Gleichungen oder physikalischen Parametern. Die Simulation bezieht sich auf die Analyse der Schaltungsantwort auf verschiedene Eingänge, Ausgänge und Bedingungen unter Verwendung numerischer Methoden oder Algorithmen. Sie sollten die Schaltung modellieren und simulieren, um die Funktionalität und Leistung der Schaltung zu überprüfen und Fehler oder Probleme zu identifizieren und zu beheben. Wenn Sie z. B. die Stabilität des Verstärkers überprüfen möchten, können Sie ein Kleinsignalmodell verwenden, um die Pole und Nullstellen der Übertragungsfunktion zu berechnen, und eine Transientenanalyse, um die Sprungantwort der Schaltung zu beobachten.

4 Berücksichtigen Sie das Layout und die parasitären Elemente

Der vierte Schritt beim Entwurf von CMOS-Analog- und Mixed-Signal-Schaltungen besteht darin, das Layout und die parasitären Eigenschaften der Schaltung zu berücksichtigen. Das Layout bezieht sich auf die physikalische Anordnung der Schaltungskomponenten und deren Verbindungen untereinander auf dem Chip. Die parasitären Faktoren beziehen sich auf die unerwünschten Effekte des Layouts, wie z. B. den Widerstand, die Kapazität und die Induktivität der Drähte und der Geräte. Sie sollten das Layout und die parasitären Eigenschaften der Schaltung berücksichtigen, um sicherzustellen, dass sie die Leistung oder Funktionalität der Schaltung nicht beeinträchtigen, und um die Fläche und den Stromverbrauch des Chips zu optimieren. Wenn Sie z. B. die Fehlanpassung der Transistoren minimieren möchten, können Sie ein Common-Centroid-Layout verwenden, das die Transistoren symmetrisch um einen Mittelpunkt verteilt und die Gradienten der Prozessparameter aufhebt.

5 Testen und Kalibrieren der Schaltung

Der letzte Schritt beim Entwurf von CMOS-Analog- und Mixed-Signal-Schaltungen besteht darin, die Schaltung mit Hardware-Tools zu testen und zu kalibrieren. Die Prüfung bezieht sich auf die Messung der Schaltungsleistung und -leistung mit Instrumenten wie Oszilloskopen, Multimetern und Spektrumanalysatoren. Die Kalibrierung bezieht sich auf die Einstellung der Schaltungsparameter oder Komponenten mithilfe von Techniken wie Trimmen, Tuning oder Kompensation. Sie sollten die Schaltung testen und kalibrieren, um sicherzustellen, dass sie den Industriestandards und Spezifikationen entspricht, und um alle Abweichungen oder Variationen zu kompensieren, die durch den Prozess, die Temperatur oder die Alterung verursacht werden. Wenn Sie z. B. die Genauigkeit des Wandlers verbessern möchten, können Sie einen Digital-Analog-Wandler verwenden (DAC) um eine Referenzspannung und einen Komparator zu erzeugen, um die Eingangs- und Ausgangsspannung zu vergleichen und eventuelle Fehler zu korrigieren.

6 Hier erfahren Sie, was Sie sonst noch beachten sollten

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