從頭到尾構(gòu)建混合信號高集成度系統(tǒng)(SOC)的步驟(5)：電路仿真

　　Dave Ritter：嗨，Tamara博士，請到烤肉架前來。

　　Tamara Schmitz：很好?？臼卟?，還有……那是什么……鮭魚?

　　Dave：在檸檬汁中浸過，檸檬就是那邊的那棵樹上結(jié)的，另外還加了我們的秘密調(diào)料。再過7分鐘左右就可以吃了。

　　Tamara博士：太好了。這個(gè)時(shí)間足夠你繼續(xù)討論設(shè)計(jì)的硅片方面。啤酒在哪兒?

　　Dave：在那邊的冷卻器中。那么你是想知道我們?nèi)绾螐倪x擇制造工藝，決定首先設(shè)計(jì)哪些模塊開始等內(nèi)容。

　　Tamara博士：是的。公司使用了許多制造工藝。你們從何處入手?

　　Dave：選擇工藝并不太難。CMOS比雙極性工藝便宜(層數(shù)少)，只要你不需要過多面積來完成。許多CMOS工藝大多是數(shù)字電路設(shè)計(jì)方面的，但我們有模擬技術(shù)的很好元器件。這使CMOS成為順理成章的選擇。

　　Tamara博士：“順理成章，”嗯?你開玩笑……

　　Dave：數(shù)字電路在越小的工藝中越緊湊，所以你可能認(rèn)為我們想選擇最小的制造工藝。

　　Tamara博士：這說得通呀。

　　Dave：不過請不要忘記成本。90納米、65納米和更小的工藝更昂貴，因?yàn)槠渲圃炀雀?。同時(shí)，這些更小的工藝還具有漏電流，這使設(shè)計(jì)模擬電路非常困難。這使得100多納米范圍內(nèi)的工藝更適合該項(xiàng)目。

　　Tamara博士：所以你在模擬電路質(zhì)量和減小產(chǎn)品尺寸的能力之間進(jìn)行了權(quán)衡?！　?/p>

 

　　Dave：實(shí)際上我們是從目標(biāo)封裝開始，所以我們得到約2毫米×2毫米的最大die尺寸。我們想讓其10%數(shù)字化，由此我們能夠估計(jì)門電路的數(shù)量。如果我們根據(jù)我們的樣品工作就能完全建立控制算法，那么我們就得到了一個(gè)成功設(shè)計(jì)。

　　Tamara博士：你們選擇從哪個(gè)模塊開始?擲骰子?扔飛鏢?石頭-剪刀-布?

　　Dave：都不是。該產(chǎn)品在全均衡時(shí)的增益幾乎達(dá)70 dB，所以噪聲是關(guān)鍵問題。第一個(gè)問題是：我們能否建立一個(gè)噪聲足夠低的均衡器級(輸入處的第一個(gè)均衡)?所以我構(gòu)建了一個(gè)非常簡單的放大器并在仿真器中人為的加入噪聲。

　　有許多因素需要控制：前端MOSFET的跨導(dǎo)gm(增益)使我知道它們的噪聲有多高，而額定電流Id使我知道晶體管的運(yùn)行速度有多快。只需要進(jìn)行幾次快速計(jì)算和仿真就能驗(yàn)證我們能否得到數(shù)百兆赫的增益帶寬積和低于我們2nV/Hz噪聲的目標(biāo)。如果我們達(dá)到了這些目標(biāo)，我們就能獲得至少和樣品一樣的性能。

　　Tamara博士：好的，那么現(xiàn)在我們有一個(gè)均衡器級。接下來呢?

　　Dave：我們需要控制它。在樣品中，這是通過分立數(shù)字電位器和多路復(fù)用器的組合來實(shí)現(xiàn)的。所以我在硅片中構(gòu)建等效電路并驗(yàn)證了性能(串?dāng)_、帶寬……等等)。

　　Tamara博士：這需要多長時(shí)間?

　　Dave：我想噪聲和帶寬的第一次驗(yàn)證在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就能完成。其余的大概要幾個(gè)星期。我添加了多個(gè)均衡級和多路復(fù)用器來選擇它們。在你開發(fā)復(fù)雜的模塊時(shí)有許多細(xì)節(jié)和驗(yàn)證。

　　Tamara博士：比如?

　　Dave：每個(gè)晶體管都與其周圍的晶體管互相影響。需要考慮偏置電壓、偏置電流、負(fù)載、匹配和溫度效應(yīng)。我喜歡把我的系統(tǒng)分成多個(gè)模塊，并按照技術(shù)規(guī)格為每個(gè)模塊構(gòu)建一個(gè)等效模型。然后設(shè)計(jì)每個(gè)模塊，我可以使用來自其他模塊的模型進(jìn)行仿真，以便節(jié)省仿真時(shí)間。

　　Tamara博士：所以對于整個(gè)均衡器，其余的均衡器級都依次而來。