集成电路设计自动化 讲义 Lect07_Current_Amplifier

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集成电路自动化设计及其优化

集成电路自动化设计及其优化

集成电路自动化设计及其优化随着现代信息化的飞速发展,电子技术已经深入到我们日常生活的方方面面。

电子产品的需求不断增长,如何提高生产效率和降低成本已经成为了每一个工程师所面临的重要问题。

这时候,自动化设计技术的应用便显得尤为重要。

在电子产品制造领域,集成电路(Integrated circuit, 简称IC)是最为重要的组成部分。

集成电路自动化设计技术不仅可以提高生产效率,降低成本,而且可以提高产品的性能和可靠性。

一、 IC 自动化设计的基本流程IC 的自动化设计是指由软件来完成集成电路设计的各个阶段,使其设计流程和操作过程自动化,从而实现快速形成高质量的 IC 设计。

IC 的自动化设计大体分为以下几个步骤:1. 电路原理图的设计。

电路原理图是 IC 设计的核心,是 IC 设计的起点。

在这一步,设计者需要将电路的功能、输入输出、逻辑关系等用图形化的方式进行描述。

2. 逻辑电路的生成。

逻辑电路的生成是将原理图转换成 IC 的逻辑电路,这是IC 设计的重要部分。

在这一步,设计者需要确定 IC 的电路拓扑结构、采用的元器件和逻辑门电路等。

3. 逻辑架构的设计。

逻辑架构是逻辑电路的实现,也是IC 的框架。

在这一步,设计者需要确定具体的逻辑功能和结构,并定义电路的管脚、输入输出信号等。

4. 数据电路的生成。

数据电路是IC设计的一个关键步骤,主要是根据逻辑电路生成的数据排布和元器件生成一个端口,使得逻辑电路可以正确地访问数据。

5. 物理布局的综合。

物理布局是 IC 设计的最后一个环节,也是最为关键的一个环节。

在这一步,设计者需要将设计完成的电路及其周边电路进行布局,并生成布线图和设计器能够识别的不同格式文件。

二、 IC 自动化设计的技术路线IC 的自动化设计技术包含两个方面:设计流程与设计工具。

IC 自动化设计技术的标准流程大致如下:1. 设计规格的分析、建模和验证。

这一步主要是要完成面向规格的电路设计,包括建立精简的规格语言、创建形式化的模型并对模型进行验证。

全集成自动化概要课件

全集成自动化概要课件

Information and Training Center Knowledge for Automation
利用S7-SFC配置顺序控制系统
S7-SFC: 顺序控制的编程工具
为过程自动化的需要而设计 兼容IEC 1131-3 步序在CFC的块中分配数值 转换器检测条件以切换到下一步 生成过程中的语法检查
优点
及早发现并排除错误 在没有硬件时也能测试程序
SIMATIC S7
Siemens AG 2000. All rights reserved.
Date: File:
2023/10/21 SSP2_A3C.11
Information and Training Center Knowledge for Automation
配置
概述
工具
PID 控制器

用于S7/C7/M7的STEP 7软件
标准工具 工程工具 实时控制软件
ST EP 7 Micro
LAD / STL S7-200 Support
S7-200
SIMATIC S7
Siemens AG 2000. All rights reserved.
Neuro Systems Fuzzy Control PID Control
2023/10/21 SSP2_A3C.7
Information and Training Center Knowledge for Automation
SIMATIC S7和 SIMATIC M7的CFC语言
CFC (Continuous Function Chart): 用图形生成PLC程序的工具
高中性能系列
SIMATIC S7/C7/M7 和 WinAC 控制器

集成电路设计自动化 讲义 Lect01_Course_Overview

集成电路设计自动化 讲义 Lect01_Course_Overview
• In other areas, IoT, big data, cloud computing, the same issue of “complexity” exists.
2015
lHale Waihona Puke cture 1slide 5
Structural Approach
• “Structural thinking” is considered an effective approach to addressing “complexity”.
Write a 2D plotter in C++ (must be C++) Use a graphical toolkit compatible to C++ (like Qt) Will provide reference code (with student assistance)
• Teaching Software Engineering Principles
• In terms of programming, probably the C++ programming language can best serve us “structural thinking”.
• “Structural thinking” means the following abilities:
software skills
• Such skills are indispensible to do PhD research,
• they are also useful for those working in related areas.
2015

第七章双极型逻辑集成电路优秀课件

第七章双极型逻辑集成电路优秀课件

长脖子基区通常选取 2~E31方(E约2 500欧E3 姆)
等位接触
E1 E2 E3 E4
为了使多个发射区处
于相同的基区电位C, 在多个发射区旁应设 B 计基区等位孔并用金 属覆盖。
B
C
长脖子基区
2009-3-15
韩良
12
7.1.1两管TTL与非门 6.多发射极晶体管的设计
④肖特基晶体管减小反向漏电流原理
关态:输入有低电平
A
T2
B
T1
T3
T1 深饱和,T2 、 T3截止
C
R3
输出高电平
VOH = VCC -VD - R2 IR2
2009-3-15
韩良
15
7.1.2 三管单元TTL与非门
2.特点
T2的作用:提高抗干扰能力 加快了导通速度
VCC
影响了截止速度
R1
R2 D
D 的作用:加快T3退饱和(截止)
C
T4
如VA = VIL, T1发射结必 然导通,导通后T1的基
R3
极电位被钳在
VB1= VIL+ VON=0.9V
F
控制T3饱和度
R3 的作用:为T3提供泄放通路
A
T2
(加快截止,对导通不利)
B
T1
T3
C
R3
扇出能力差,速度慢, 容性负载能力差
2009-3-15
韩良
16
7.1.2 三管单元TT电仍平没被能箝被位以降单低块输集出成的电逻路辑形摆式幅应用 图到大(c市规RR)将==场模0∞二时, 集时极,而 成,T管3是 电属不D常路于饱改作中O和为C简。,电门化速阻,逻度R速辑。快度单,慢元但,电低低路电电被平平应驱驱用动动在差强中。。

电子科技大学集成电路原理讲义

电子科技大学集成电路原理讲义

年代后半期日本曾一度超过美国之外,美国一直在世界上占绝对优势。现在仍是日本第二。
美国在 4 英寸线中(占 45%)和 8 英寸线中(占 31%)名列世界第一;而日本在 5 英寸线
中(占 47%)和 6 英寸线中(占 43%)名列世界第一。韩国在 80 年代以倾国的财力发展 IC 之
后,跃居到世界第三,尤其是在 DRAM 存储器生产方面走在世界的前列。
3、“8.5”期间的发展: 华晶“908”工程 华越 上无 14 厂+外资 PHILIPS贝岭(中资 85%) 上无 26 厂+外资 PHILIPS菲利浦(外资 51%) 首钢+NEC首钢 NEC(日方控股)
4、“9.5”期间新建项目: “909”工程——上海华虹 NEC(其中中方投资 100 亿) 1 条 8 英寸、CD=0.350.5m IC 生产线 1 条 8 英寸硅单晶生产线 7 家设计公司:
2
教学大纲 3. CMOS 数字集成电路——分析与设计,S-M. Kang,清华大学出版社(影印),2004 年 8 月第一版。 4. CMOS 模拟电路设计,P.E.艾伦,D.R.霍尔伯格,科学出版社,1995 年 3 月第一版。 5. CMOS 模拟电路设计(英文),P.E.Allen,D.R.Holberg,电子工业出版社,2002 年 6 月第二版。 6. 模拟 CMOS 集成电路设计,毕查德.拉扎维著,陈贵灿等译,西安交通大学出版社,2003 年 3 月第一
TN431.1 5222。 6、《超大规模集成电路技术》,[美],施敏,科学出版社。TN49 S93。 7、《双极与 MOS 模拟集成电路设计》,[美],艾伦.B.格里本,上海交大出版社。
TN431.1 9188。 1995 年及其以后: 1. 半导体集成电路,朱正涌,清华大学出版杜 2001 年 1 月第一版。 2. 数字集成电路设计透视(英文),J. M. Rabaey,清华大学出版社(影印),1999 年 2 月第一版。

集成电路设计自动化 讲义 Lect04_DPI_SFG_Method_(Short)

集成电路设计自动化 讲义 Lect04_DPI_SFG_Method_(Short)
node. • Collect the currents entering each DPI node. • Complete the SFG
2015-09
Lecture 4. DPI
slide 11
Example 2: Current Mirror
= IM1 gm1(Va − V1); = IM 2 gm2 (Vb − V1); I= M 4 I= M 3 IM 1
gm3
Vout
( ) sCm1 + Y3 −1
sCm2
Mixed-Signal Design and Automation Methods 混合信号电路设计与自动化方法
Lecture 4
Driving Point Impedance (DPI) Method
Prof. Guoyong Shi shiguoyong@ School of Micro/Nano-electronics Shanghai Jiao Tong University
1 gds2 + gds4
2015-09
Lecture 4. DPI
M3 Va
M1
M4 V2
2
Vb M2
1
Ibias
Both IM4 and (- IM2) entering node “2”
slide 12
SFG for the Current Mirror
From Ochoa (1998)
common src point
Vin
Y1
I D,1
1/ (Y1 + Y2 ) V1
Y2 −gm
currents entering node (2)
I D,2

《集成电路》 讲义

《集成电路》讲义一、什么是集成电路集成电路,这个听起来有些“高大上”的名词,其实已经深深地融入了我们的日常生活。

简单来说,集成电路就是把大量的电子元件,比如晶体管、电阻、电容等,集成在一个小小的芯片上。

想象一下,在一个极其微小的空间里,密密麻麻地排列着无数的电子元件,它们协同工作,实现各种各样的功能。

这就像是在一个小小的城市里,有着无数的居民和设施,共同维持着城市的运转。

集成电路的出现,彻底改变了电子技术的发展进程。

在过去,电子设备往往体积庞大、功能单一,而有了集成电路,电子设备变得越来越小巧、功能越来越强大。

从我们日常使用的手机、电脑,到汽车里的控制系统、医疗设备中的检测仪器,集成电路无处不在。

二、集成电路的发展历程集成电路的发展可以追溯到上世纪 50 年代。

当时,科学家们开始尝试在一块半导体材料上制造多个电子元件。

1958 年,杰克·基尔比(Jack Kilby)发明了第一块集成电路,这是电子技术发展的一个重要里程碑。

在接下来的几十年里,集成电路的技术不断进步。

从最初的小规模集成电路(SSI),到中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI),再到超大规模集成电路(VLSI)和特大规模集成电路(ULSI),集成度越来越高,芯片上能够容纳的电子元件数量呈指数级增长。

同时,制造工艺也在不断改进。

从微米级到纳米级,芯片的制造精度越来越高,性能也越来越强。

如今,最先进的集成电路制造工艺已经达到了 5 纳米甚至更小的尺寸。

三、集成电路的制造过程集成电路的制造是一个极其复杂和精细的过程,就像是在微观世界里进行一场精密的“建筑工程”。

首先,需要准备一块纯净的半导体材料,通常是硅。

然后,通过一系列的工艺步骤,在硅片上形成一层又一层的薄膜,这些薄膜就像是建筑物的“墙壁”和“地板”。

接下来,使用光刻技术在硅片上刻画出电路图案。

这就像是在一张纸上绘制出一幅极其精细的蓝图。

光刻过程中,需要使用到光刻机,这是集成电路制造中最关键的设备之一。

《集成电路》课件

三维集成技术
从二维芯片堆叠到三维集成,通过垂直连接多个芯片,实现更高效 的电路互联。
市场发展趋势
物联网与5G技术的推动
随着物联网和5G通信技术的普及,集成电路市 场将迎来爆发式增长。
汽车电子的崛起
汽车智能化趋势下,汽车电子市场将成为集成 电路的重要应用领域。
人工智能与云计算的驱动
人工智能和云计算的发展将推动高性能Fra bibliotek成电路的需求增长。
随着物联网、5G、汽车电子、人工 智能等领域的快速发展,集成电路行 业面临巨大的市场机遇。
THANKS
感谢观看
《集成电路》课件
目录
• 集成电路概述 • 集成电路的制造工艺 • 集成电路的分类与特点 • 集成电路的设计与仿真 • 集成电路的可靠性分析 • 集成电路的发展趋势与挑战
01
集成电路概述
集成电路的定义
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上,完成一定的电路或系统功能的微型电子部件 。
它采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起 ,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需 电路功能的微型结构。
可靠性评估
根据测试数据,评估集成 电路的可靠性等级和性能 指标。
提高可靠性的措施
优化设计
在设计阶段充分考虑环境因素和实际 使用需求,提高集成电路的鲁棒性。
封装保护
采用适当的封装材料和结构,降低环 境因素对集成电路的影响。
材料选择
选用高质量的原材料和先进的制程技 术,以提高集成电路的性能和稳定性 。
Synopsys
提供逻辑综合、物理综合 、布局布线等IC设计工具 。
Mentor Graphics

《集成电路设计方法》课件

消费电子领域
集成电路在消费电子领域中广泛应用于手机、电视、音响等电子产品 中,实现音频、视频信号的处理和传输。
工业控制领域
集成电路在工业控制领域中是各种自动化设备和系统的关键组成部分 ,对工业生产的自动化和智能化起着重要作用。
02
集成电路设计流程
规格制定
确定芯片功能需求
01
通过市场调研和技术分析,明确芯片需要实现的功能和性能要
时序分析
对设计的物理版图进行时序分析,确保各个模块之间 的信号传输满足时序要求。
布图设计
01
02
03
生成掩膜版
根据布线设计的结果,生 成相应的掩膜版,用于制 造芯片的各个层。
布图验证
对生成的掩膜版进行验证 ,确保其符合设计要求, 没有错误或遗漏。
交付生产
将最终的掩膜版交付给制 造厂商,进行芯片的生产 。
使用硬件描述语言(如Verilog或 VHDL)将算法和逻辑电路描述 出来。
通过仿真工具对设计的逻辑电路 进行功能仿真和验证,确保其符 合规格要求。
物理设计
布局规划
根据逻辑电路的结构和性能要求,进行布局规划,确 定各个模块的位置和连接方式。
布线设计
根据布局规划,进行布线设计,确定各个模块之间的 连接路径和宽度。
集成电路的发展趋势
未来集成电路将继续朝着更高集成度、更低功耗、更可靠 性的方向发展,同时将与人工智能、物联网等技术融合, 实现更广泛的应用。
集成电路的应用领域
通信领域
集成电路在通信领域中广泛应用于基站、路由器、交换机等通信设备 中,实现信号的传输和处理。
计算机领域
集成电路在计算机领域中是中央处理器、内存、显卡等核心部件的主 要组成部分,对计算机的性能和可靠性起着至关重要的作用。

电子设计自动化技术内容讲解

电子设计自动化技术20世纪末,电子设计技术获得了飞速的开展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透到社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的开展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也变得越来越快。

微电子技术的进步表现在大规模集成电路加工技术即半导体工艺技术的开展上,使得表征半导体工艺水平的线宽差不多到达了90nm,并还在不断地缩小,在硅片单位面积上,集成了更多的晶体管。

集成电路设计正在不断地向超大规模、极低功耗和超高速的方向开展;专用集成电路ASIC 〔ApplicationSpecificIntegratedCircuit〕的设计本钞票不断落低,在功能上,现代的集成电路已能够实现单片电子系统SOC〔SystemOnaChip〕。

现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术,即EDA〔ElectronicDesignAutomation〕技术。

EDA技术确实是基本依靠功能强大的计算机,在EDA工具软件平台上,对以硬件描述语言HDL 〔HardwareDescriptionLanguage〕为系统逻辑描述手段完成的设计文件,自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合〔布局布线〕,以及逻辑优化和仿真测试,直至实现既定的电子线路系统功能。

EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式,即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现,这是电子设计技术的一个巨大进步。

另一方面,在现代高新电子产品的设计和生产中,微电子技术和现代电子设计技术是相互促进、相互推动又相互制约的两个环节;前者代表了物理层在广度和深度上硬件电路实现的开展,后者那么反映了现代先进的电子理论、电子技术、仿真技术、设计工艺和设计技术与最新的计算机软件技术有机的融合和升华。

因此,严格地讲,EDA技术应该是这二者的结合,是这两个技术领域共同孕育的奇葩。

EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术,IC幅员设计技术、ASIC测试和封装技术、FPGA/CPLD编程下载技术、自动测试技术等;在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计〔CAD〕、计算机辅助制造〔CAM〕、计算机辅助测试〔CAT〕、计算机辅助工程〔CAE〕技术以及多种计算机语言的设计概念;而在现代电子学方面那么容纳了更多的内容,如电子线路设计理论、数字信号处理技术、数字系统建模和优化技术及长线技术理论等。

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vout,d / 2 (D)
rd 0 GL CL
gm0 (vG − vS ) CGS 0
(S)
vG (G) gm2
CGS 2
1 = vGS 2 gm2 iDS 2
RS Vin,d / 2
vout,d / 2 (D)
Y=L : GL + sCL
YL
rd 0
YG :=gm2 + s(CGS 0 + CGS 2 )
Vod 2
+ (1+ RSYG )(VG
−VS ) −VG
=− Vid 2
Lecture 7
slide 13
(cont’d)
( ) (1
+
rdoYL
)
Vod 2
+
1 + rdo gmo
(VG −VS ) −VG =0
+

RSYL
Vod 2
+ (1+ RSYG )(VG
−VS ) −VG
=− Vid 2
out1
I0
out2
M0 M2
M3 M1
Vin0
Vin1
Symmetric current amplifier
I0
M0
Vin0
I1
out M1
Vin1
Asymmetric current amplifier
2015-9
Lecture 7
slide 3
Symmetric: Detailed Analysis
2015-9
Lecture 7
slide 10
Symmetric: Small-signal Analysis
vout,d / 2 (D)
vg
rd 0
(G)
CGS 0
(S) Vin,d / 2
CGS 2
Half circuit small-signal model
vout,d / 2 (D)
vG (G)
The 2nd pole is far apart from the 1st one; practically can be considered as a one-pole system defined by the load (GL // CL).
2015-9
∆Iout ≡ ID2 − ID3
∆Iout
∆Vin
∆Vin ≡ Vin0 − Vin1
HW: Please verify this circuit using HSPICE.
2015-9
Lecture 7
slide 5
DC Analysis (Math)
VGS=3 VG − V1;
VGS=2 VG − V0 ;
Mixed-Signal Design and Automation Methods 混合信号电路设计与自动化方法
Lecture 7 Analysis of Current Amplifiers
Prof. Guoyong Shi
shiguoyong@
Department of Micro/Nano-electronics Shanghai Jiao Tong University Fall 2015
Terms of s1: =CL rd 0 (1 + RS gm2 ) + Aig RS + RS rd 0GLCGS =CL B + RS rd 0GLCGS
Terms= of s2: R= S rd 0CGSCL ECL
B ≡ rd 0 (1+ RS gm2 ) + Aig RS
E ≡ RS rd 0CGS
Outline
• Symmetric current amplifier (DC, AC analysis) • Asymmetric current amplifier (DC, AC analysis)
2015-9
Lecture 7
slide 2
Useful Current Amplifier Cells
×(1+ RSYG )
×(−1)(1+ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱdo gmo )
(1
+
RSYG
)(1
+
rdoYL
)
Vod 2
− (1+ RSYG )VG
( ) ( ) ( ) + RSYL
1 + rdo gmo
Vod 2
+
1 + rdo gmo
VG =
1 + rdo gmo
Vid 2
The other half circuit will give a similar equation for Vid - and Vod -.
I. Symmetric current amplifier (DC, AC analysis)
2014-9-11
Lecture 7
slide 4
Symmetric Current Amplifier
out1
NI0 2
M0 M2
I0
V2 in0
out2
I out
NI0 2
M3 M1
I0 2
Vin1
A(s) =
Aig
(1+ YG RS )(1+ rd 0YL ) + Aig RSYL
Aig = 1 + gm0rd 0
2015-9
Lecture 7
slide 15
AC (cont’d)
A(s)
Aig
≡ Aig
(1+ RSYG )(1+ rd 0YL ) + Aig RSYL D(s)
Y=L : GL + sCL ;
Load GL CL
gm0 (vG − vS )
rd 0
CGS 0
gm2
(S)
M2 is diode connected
CGS 2
1 = vGS 2 gm2 iDS 2
RS Vin,d / 2
2015-9
Lecture 7
slide 11
Small-signal Analysis (cont’d)
{ ( )} (1+ RSYG )(1+ rdoYL ) + RSYL 1+ rdo gmo
Vo±d 2
+ (rdo gmo
− RSYG )VG
( ) =
1 + rdo gmo
Vid± 2
cancelling the commonmode term
2015-9
Lecture 7
slide 14
Symmetric: Small-signal analysis
s) p2
See derivation in the following pages
2015-9
Lecture 7
slide 16
Approximations
Y=G : gm2 + sCGS ;
Y=L : GL + sCL ;
D(s) = [1+ RSYG ][1+ rd 0YL ] + Aig RSYL [ ][ ] = 1+ RS (gm2 + sCGS ) 1+ rd 0 (GL + sCL ) + Aig RS (GL + sCL )
= 1+ RS (gm2 + sCGS ) + rd 0 (GL + sCL ) + RS rd 0 (gm2 + sCGS )(GL + sCL ) + Aig RS (GL + sCL )
Terms of s0:
Terms of s1: Terms of s2:
2015-9
= 1 + RS gm2 + rd 0GL + RS rd 0 gm2GL + Aig RSGL
( ) ( ) D(s) =GL B + s CL B + RS rd 0GLCGS + s2 RS rd 0CGSCL
{ } = GLB + s (CLB + EGL ) + s2 ( ECL ) { } = GLB + s ( BCL + GLE ) + s2 ( ECL )
2015-9
= (GL + sCL )(B + sE) = 0
= RSCGS + rd 0CL + RS rd 0 (gm2CL + GLCGS ) + Aig RSCL
= RS rd 0CGSCL
Lecture 7
slide 17
Approximation (cont’d)
Terms of s0: = GL rd 0 (1+ RS gm2 ) + Aig RS = GL B
YG :=gm2 + s(CGS 0 + CGS 2 ) =gm2 + sCGS
D(s) ≡ (1+ RSYG )(1+ rd 0YL ) + Aig RSYL
CGS (CGS 0 + CGS 2 )
A(s) =
Aig
{ } GL[rd 0 (1+ gm2RS ) + Aig RS ]
(1 +
s )(1+ p1
ID2 )
(taking square)
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