從頭到尾構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的，另外還加了我們的秘密調料。再過7分鐘左右就可以吃了。

　　Tamara博士：太好了。這個時間足夠你繼續(xù)討論設計的硅片方面。啤酒在哪兒?

　　Dave：在那邊的冷卻器中。那么你是想知道我們如何從選擇制造工藝，決定首先設計哪些模塊開始等內容。

　　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)字電路設計方面的，但我們有模擬技術的很好元器件。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，因為其制造精度高。同時，這些更小的工藝還具有漏電流，這使設計模擬電路非常困難。這使得100多納米范圍內的工藝更適合該項目。

　　Tamara博士：所以你在模擬電路質量和減小產品尺寸的能力之間進行了權衡?！　?/p>

 

　　Dave：實際上我們是從目標封裝開始，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，由此我們能夠估計門電路的數(shù)量。如果我們根據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成功設計。

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

　　Dave：都不是。該產品在全均衡時的增益幾乎達70 dB，所以噪聲是關鍵問題。第一個問題是：我們能否建立一個噪聲足夠低的均衡器級(輸入處的第一個均衡)?所以我構建了一個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行速度有多快。只需要進行幾次快速計算和仿真就能驗證我們能否得到數(shù)百兆赫的增益帶寬積和低于我們2nV/Hz噪聲的目標。如果我們達到了這些目標，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)字電位器和多路復用器的組合來實現(xiàn)的。所以我在硅片中構建等效電路并驗證了性能(串擾、帶寬……等等)。

　　Tamara博士：這需要多長時間?

　　Dave：我想噪聲和帶寬的第一次驗證在幾個小時內就能完成。其余的大概要幾個星期。我添加了多個均衡級和多路復用器來選擇它們。在你開發(fā)復雜的模塊時有許多細節(jié)和驗證。

　　Tamara博士：比如?

　　Dave：每個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、負載、匹配和溫度效應。我喜歡把我的系統(tǒng)分成多個模塊，并按照技術規(guī)格為每個模塊構建一個等效模型。然后設計每個模塊，我可以使用來自其他模塊的模型進行仿真，以便節(jié)省仿真時間。

　　Tamara博士：所以對于整個均衡器，其余的均衡器級都依次而來。