一個(gè)搞模擬集成電路設(shè)計(jì)的菜鳥之談

20世紀(jì)80年代以來，數(shù)字信號(hào)處理算法和集成電路迅猛發(fā)展，雖然許多類型的信號(hào)處理已經(jīng)由模擬電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)，但是在一塊芯片中，模擬電路是必不可少的。作為一個(gè)模擬電路設(shè)計(jì)師中的菜鳥，說一下自己學(xué)習(xí)和工作中的一些心得體會(huì)。

　　模擬電路設(shè)計(jì)比數(shù)字電路設(shè)計(jì)困難

　　我從研究生開始接觸模擬集成電路到現(xiàn)在有四年了，有讀過“模擬芯片設(shè)計(jì)的四重境界”這篇文章，我現(xiàn)在應(yīng)該處于菜鳥的境界。模擬電路設(shè)計(jì)和數(shù)字電路設(shè)計(jì)是有很大區(qū)別的，最基本的是模擬電路處理的是模擬信號(hào)，數(shù)字電路處理的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)在時(shí)間和值上是連續(xù)的，數(shù)字信號(hào)在時(shí)間和值上是離散的，基于這個(gè)特點(diǎn)，模擬電路設(shè)計(jì)在某些程度上比數(shù)字電路設(shè)計(jì)困難。模擬電路設(shè)計(jì)困難的具體原因如下：

　　1. 模擬設(shè)計(jì)需要在速度、功耗、增益、精度、電源電壓、噪聲、面積等多種因素間進(jìn)行折中，而數(shù)字設(shè)計(jì)只需在功耗、速度和面積三個(gè)因素間進(jìn)行平衡。

　　2. 模擬電路對(duì)噪聲、串?dāng)_和其他干擾比數(shù)字電路敏感得多。

　　3. 隨著工藝尺寸的不斷減小，電源電壓的降低和器件的二級(jí)效應(yīng)對(duì)模擬電路比數(shù)字電路的影響嚴(yán)重得多，給模擬設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。

　　4. 版圖對(duì)于模擬電路的影響遠(yuǎn)大于數(shù)字電路，同樣的線路差的版圖會(huì)導(dǎo)致芯片無法工作。

　　我的模擬集成電路設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)之路是從拉扎維的模擬CMOS集成電路設(shè)計(jì)這本書開始，這本書在現(xiàn)在工作中還是會(huì)去查看，是模擬集成電路設(shè)計(jì)的經(jīng)典教材之一。我首先想談的就是關(guān)于模擬電路設(shè)計(jì)的相關(guān)課程和教材建議。模擬電路設(shè)計(jì)跟做其他事情一樣，首先要學(xué)會(huì)一些基本的準(zhǔn)則、方法和知識(shí)點(diǎn)，而經(jīng)典的模擬電路設(shè)計(jì)教材就是這些東西的融合體，razavi的design of analog CMOS integrated circuits， sansen的analog design essentials， allen的CMOS Analog Circuit Design， paul gray的Analysis and Design of Analog Integrated Circuits以及baker的CMOS Circuit Design， Layout， and Simulation都是模擬電路設(shè)計(jì)經(jīng)典的教材，是即使已經(jīng)工作了都需要經(jīng)常閱讀的書籍。razavi的design of analog CMOS integrated circuits非常適合入門學(xué)習(xí)，至于其他幾本教材的學(xué)習(xí)順序則根據(jù)自己的情況自行決定。我覺得閱讀教材是在作者的幫助下分析電路，而做課后習(xí)題則是在鍛煉自己獨(dú)立分析電路和設(shè)計(jì)電路的能力，將書里的每個(gè)電路每個(gè)公式每個(gè)習(xí)題都自己分析推導(dǎo)一遍是非常有必要的，對(duì)掌握單級(jí)放大器、電流鏡，帶隙基準(zhǔn)。軌到軌輸入，class AB。運(yùn)放。比較器等基本電路具有很大的幫助，可以為以后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。信號(hào)與系統(tǒng)和matlab是本科時(shí)期必須學(xué)好的技能，在研究生的學(xué)習(xí)以及以后的工作時(shí)經(jīng)常用到。

　　模擬電路設(shè)計(jì)重在學(xué)習(xí)和累積經(jīng)驗(yàn)

　　學(xué)習(xí)模擬電路設(shè)計(jì)首先要從分析模擬電路開始，模擬電路分析應(yīng)遵循以下步驟：首先確定分析的目的，明確電路的問題；其次，將復(fù)雜電路分解成你熟識(shí)的基本電路模塊；第三，利用基本電路模塊的模型給系統(tǒng)建模；第四，對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行手工計(jì)算；第五，用仿真驗(yàn)證手工計(jì)算結(jié)果，如若不一致，則必須仔細(xì)查找其原因，而不能盲目的相信仿真結(jié)果。

　　圖1 密勒電容補(bǔ)償電路

　　另外，在做電路設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意電路中的信號(hào)流，包括電源。地。時(shí)鐘。輸入信號(hào)到輸出信號(hào)的通路等關(guān)鍵通路，