精彩博文:基於模擬電路設計的點點分享
發布時間:2014-09-17 責任編輯:sherry
【導讀】模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji),要(yao)達(da)到(dao)更(geng)高(gao)的(de)水(shui)平(ping)成(cheng)長(chang)路(lu)上(shang),實(shi)踐(jian)經(jing)驗(yan)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing),在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)往(wang)往(wang)還(hai)要(yao)高(gao)於(yu)理(li)論(lun)的(de)研(yan)究(jiu)。然(ran)而(er),本(ben)土(tu)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)相(xiang)比(bi)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji),卻(que)又(you)有(you)著(zhe)在(zai)教(jiao)學(xue)基(ji)礎(chu)、從業人數規模、以及先進經驗引入等多方麵的差距。目前在模擬電路設計方麵,我們業界太需要這樣的知識分享了。
剛(gang)剛(gang)在(zai)論(lun)壇(tan)中(zhong)發(fa)現(xian)一(yi)篇(pian)關(guan)於(yu)寫(xie)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)好(hao)文(wen)章(zhang),將(jiang)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)按(an)水(shui)平(ping)來(lai)分(fen)成(cheng)九(jiu)段(duan)。這(zhe)有(you)些(xie)類(lei)似(si)於(yu)圍(wei)棋(qi)九(jiu)段(duan)的(de)做(zuo)法(fa),能(neng)夠(gou)起(qi)到(dao)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)成(cheng)長(chang)路(lu)線(xian)一(yi)定(ding)的(de)指(zhi)導(dao)作(zuo)用(yong)。看(kan)得(de)出(chu)這(zhe)篇(pian)文(wen)章(zhang)的(de)作(zuo)者(zhe)一(yi)定(ding)是(shi)在(zai)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)有(you)著(zhe)菲(fei)淺(qian)的(de)造(zao)詣(yi)。這(zhe)篇(pian)文(wen)章(zhang)在(zai)推(tui)出(chu)後(hou)獲(huo)得(de)了(le)很(hen)大(da)的(de)反(fan)響(xiang),閱(yue)讀(du)次(ci)數(shu)一(yi)天(tian)達(da)2K多,文章下載次數還超過了800次。
文章如此受歡迎,這說明一個問題,目前在模擬電路設計方麵,我們業界太需要這樣的知識分享了。模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji),要(yao)達(da)到(dao)更(geng)高(gao)的(de)水(shui)平(ping)成(cheng)長(chang)路(lu)上(shang),實(shi)踐(jian)經(jing)驗(yan)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing),在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)往(wang)往(wang)還(hai)要(yao)高(gao)於(yu)理(li)論(lun)的(de)研(yan)究(jiu)。然(ran)而(er),本(ben)土(tu)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)相(xiang)比(bi)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji),卻(que)又(you)有(you)著(zhe)在(zai)教(jiao)學(xue)基(ji)礎(chu)、從業人數規模、以及先進經驗引入等多方麵的差距。業界更多呼喚有模擬設計方麵的高手,來分享他的心得,並且形成共同討論、共同學習、共同進步的氛圍。
下麵是論壇中轉發的文章。如有任何知道原文作者、或提供線索的網友,請在回複中通知本人,不盡感激!
模擬電路設計的九個級別
一段
你剛開始進入這行,對PMOS/NMOS/BJT什(shen)麼(me)的(de)隻(zhi)不(bu)過(guo)有(you)個(ge)大(da)概(gai)的(de)了(le)解(jie),各(ge)種(zhong)器(qi)件(jian)的(de)特(te)性(xing)你(ni)也(ye)不(bu)太(tai)清(qing)楚(chu),具(ju)體(ti)設(she)計(ji)成(cheng)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)電(dian)路(lu)你(ni)也(ye)沒(mei)什(shen)麼(me)主(zhu)意(yi),你(ni)的(de)電(dian)路(lu)圖(tu)主(zhu)要(yao)看(kan)國(guo)內(nei)雜(za)誌(zhi)上(shang)的(de)文(wen)章(zhang),或(huo)者(zhe)按(an)照(zhao)教(jiao)科(ke)書(shu)上(shang)現(xian)成(cheng)的(de)電(dian)路(lu),你(ni)總(zong)覺(jiao)得(de)他(ta)們(men)說(shuo)得(de)都(dou)有(you)道(dao)理(li)。你(ni)做(zuo)的(de)電(dian)路(lu)主(zhu)要(yao)是(shi)小(xiao)規(gui)模(mo)的(de)模(mo)塊(kuai),做(zuo)點(dian)差(cha)分(fen)運(yun)放(fang),或(huo)者(zhe)帶(dai)隙(xi)基(ji)準(zhun)的(de)仿(fang)真(zhen)什(shen)麼(me)的(de)你(ni)就(jiu)計(ji)算(suan)著(zhe)發(fa)文(wen)章(zhang),生(sheng)怕(pa)到(dao)時(shi)候(hou)論(lun)文(wen)湊(cou)不(bu)夠(gou)。總(zong)的(de)來(lai)說(shuo),基(ji)本(ben)上(shang)看(kan)見(jian)運(yun)放(fang)還(hai)是(shi)發(fa)怵(chu)。你(ni)覺(jiao)得(de)spice是一個非常難以使用而且古怪的東西。
二段
你開始知道什麼叫電路設計,天天捧著本教科書在草稿紙上狂算一氣。你也經常開始提起一些技術參數,Vdsat、lamda、early voltage、GWB、ft之類的。總覺得有時候電路和手算得差不多,有時候又覺得差別挺大。你也開始關心電壓,溫度和工藝的變化。例如低電壓、低功耗係統什麼的。或者是超高速高精度的什麼東東,時不時也來上兩句。你設計電路時開始計劃著要去tape out,雖然tape out看起來還是挺遙遠的。這個階段中,你覺得spice很強大,但經常會因為AC仿真結果不對而大傷腦筋。
三段
你已經和PVTdouzhengleyiduanshijianle,danzongdelaishuojibenshanghaishimeiyoujicichenggongdeshejijingyan。nijiaodeyaoshejichuzhenzhengnengyongdedianluzhendehennan,nijizhexiangjianlizijidexinxin,kenibuzhidaogaizenmeban。nikaishiyueduyixieJSSC或者博士論文什麼的,可你覺得他們說的是一回事,真正的芯片或者又不是那麼回事。你覺得Vdsat什(shen)麼(me)的(de)指(zhi)標(biao)實(shi)在(zai)不(bu)夠(gou)精(jing)確(que),仿(fang)真(zhen)器(qi)的(de)缺(que)省(sheng)設(she)置(zhi)也(ye)不(bu)夠(gou)滿(man)足(zu)你(ni)的(de)要(yao)求(qiu),於(yu)是(shi)你(ni)試(shi)著(zhe)仿(fang)真(zhen)器(qi)調(tiao)整(zheng)參(can)數(shu),或(huo)者(zhe)試(shi)著(zhe)換(huan)一(yi)換(huan)仿(fang)真(zhen)器(qi),但(dan)是(shi)可(ke)它(ta)們(men)給(gei)出(chu)的(de)結(jie)果(guo)仍(reng)然(ran)是(shi)有(you)時(shi)準(zhun)有(you)時(shi)不(bu)準(zhun)。你(ni)上(shang)論(lun)壇(tan),希(xi)望(wang)得(de)到(dao)高(gao)手(shou)的(de)指(zhi)導(dao)。可(ke)他(ta)們(men)也(ye)是(shi)語(yu)焉(yan)不(bu)詳(xiang),說(shuo)得(de)東(dong)西(xi)有(you)時(shi)對(dui)有(you)時(shi)不(bu)對(dui)。這(zhe)個(ge)階(jie)段(duan)中(zhong),你(ni)覺(jiao)得(de)spice雖然很好,但是幫助手冊寫的太不清楚了。
四段
你(ni)有(you)過(guo)比(bi)較(jiao)重(zhong)大(da)的(de)流(liu)片(pian)失(shi)敗(bai)經(jing)曆(li)了(le)。你(ni)知(zhi)道(dao)要(yao)做(zuo)好(hao)一(yi)個(ge)電(dian)路(lu),需(xu)要(yao)精(jing)益(yi)求(qiu)精(jing),需(xu)要(yao)戰(zhan)戰(zhan)兢(jing)兢(jing)的(de)仔(zai)細(xi)檢(jian)查(zha)每(mei)一(yi)個(ge)細(xi)節(jie)。你(ni)發(fa)現(xian)在(zai)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)很(hen)多(duo)不(bu)曾(zeng)設(she)想(xiang)過(guo)的(de)問(wen)題(ti),想(xiang)要(yao)做(zuo)好(hao)電(dian)路(lu)需(xu)要(yao)完(wan)整(zheng)的(de)把(ba)握(wo)每(mei)一(yi)個(ge)方(fang)麵(mian)。於(yu)是(shi)你(ni)開(kai)始(shi)係(xi)統(tong)地(di)重(zhong)新(xin)學(xue)習(xi)在(zai)大(da)學(xue)畢(bi)業(ye)時(shi)已(yi)經(jing)賣(mai)掉(diao)的(de)課(ke)本(ben)。你(ni)把(ba)能(neng)能(neng)找(zhao)到(dao)的(de)相(xiang)關(guan)資(zi)料(liao)都(dou)仔(zai)細(xi)的(de)看(kan)了(le)一(yi)邊(bian),希(xi)望(wang)能(neng)從(cong)中(zhong)找(zhao)到(dao)一(yi)些(xie)更(geng)有(you)啟(qi)發(fa)性(xing)的(de)想(xiang)法(fa)。你(ni)已(yi)經(jing)清(qing)楚(chu)地(di)知(zhi)道(dao)了(le)你(ni)需(xu)要(yao)達(da)到(dao)的(de)電(dian)路(lu)指(zhi)標(biao)和(he)性(xing)能(neng),你(ni)也(ye)知(zhi)道(dao)了(le)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)本(ben)質(zhi)上(shang)是(shi)需(xu)要(yao)做(zuo)很(hen)多(duo)合(he)理(li)的(de)折(zhe)中(zhong)。可(ke)你(ni)搞(gao)不(bu)清(qing)這(zhe)個(ge)“合理” 是shi怎zen麼me確que定ding的de,不bu同tong指zhi標biao之zhi間jian的de折zhe中zhong如ru何he選xuan擇ze才cai好hao。你ni覺jiao得de要yao設she計ji出chu一yi個ge適shi當dang的de能neng夠gou正zheng常chang工gong作zuo的de電dian路lu真zhen的de太tai難nan了le,你ni不bu相xiang信xin在zai這zhe個ge世shi界jie上shang有you人ren可ke以yi做zuo到dao他ta們men宣xuan稱cheng的de那na麼me好hao,因yin為wei聰cong明ming如ru你ni都dou覺jiao得de麵mian對dui如ru此ci紛fen雜za的de選xuan擇ze束shu手shou無wu策ce,他ta們men怎zen麼me可ke能neng做zuo得de到dao?這zhe個ge階jie段duan中zhong,你ni覺jiao得despice功能還是太有限了,而且經常對著"time step too small"的出錯信息發呆,偶爾情況下你還會創造出巨大的仿真文件讓所有人和電腦崩潰。
五段
你覺得很多競爭對手的東西不過如此而已。你開始有一套比較熟悉的設計方法。但是你不知道如何更加優化你手頭的工具。你已經使用過一些別人編好的腳本語言,但經常碰到很多問題的時候不能想起來用awk或者perl搞(gao)定(ding)。你(ni)開(kai)始(shi)大(da)量(liang)的(de)占(zhan)用(yong)服(fu)務(wu)器(qi)的(de)仿(fang)真(zhen)時(shi)間(jian),你(ni)相(xiang)信(xin)經(jing)過(guo)大(da)量(liang)的(de)仿(fang)真(zhen),你(ni)可(ke)以(yi)清(qing)楚(chu)地(di)把(ba)你(ni)設(she)計(ji)的(de)模(mo)塊(kuai)調(tiao)整(zheng)到(dao)合(he)適(shi)的(de)樣(yang)子(zi)。有(you)時(shi)候(hou)你(ni)覺(jiao)得(de)做(zuo)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)簡(jian)直(zhi)是(shi)太(tai)無(wu)聊(liao)了(le),實(shi)在(zai)不(bu)行(xing)的(de)話(hua),你(ni)在(zai)考(kao)慮(lv)是(shi)不(bu)是(shi)該(gai)放(fang)棄(qi)了(le)。這(zhe)個(ge)階(jie)段(duan)中(zhong),你(ni)覺(jiao)得(de)spice好是好,但是比起 fast spice係列的仿真器來,還是差遠了;你開始不相信AC仿真,取而代之的是大量的transient仿真。
六段
nikaishimingbaizaizhegeshijiezhongzhiyouzuiheshidesheji,meiyouzuihaodesheji。nikaishiyouyitaozhenzhengshuyuzijideshejifangfa,nihuiqingxiangyumouyizhonghuoliangzhongfangzhengongju,bingnenggoushuliandeshiyongtamenpingjianidesheji。nikaishizaishejizhongkaolvPVT的變化,你知道一個電路從開始到現在的演化過程,並能夠針對不同的應用對他們進行裁減。你開始關注功耗和麵積,你tape out的de芯xin片pian開kai始shi有you一yi些xie能neng夠gou滿man足zu產chan品pin要yao求qiu了le。但dan是shi有you時shi候hou你ni還hai是shi不bu能neng完wan全quan理li解jie一yi些xie複fu雜za係xi統tong的de設she計ji方fang法fa,並bing且qie犯fan下xia一yi些xie愚yu蠢chun的de錯cuo誤wu並bing導dao致zhi災zai難nan性xing後hou果guo。你ni開kai始shi閱yue讀du JSSC時不隻是挑一兩片文章看看,或許把JSSC作為廁所讀物對你來說是一個不錯的選擇。在這個階段中,你覺得spice是一個很偉大的工具,你知道如何在spice中對精度和速度做合理的仿真,並隨時做出最合適的選擇。
七段
你(ni)開(kai)始(shi)真(zhen)正(zheng)理(li)解(jie)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)本(ben)質(zhi),無(wu)論(lun)對(dui)於(yu)高(gao)精(jing)度(du)係(xi)統(tong)還(hai)是(shi)高(gao)速(su)度(du)係(xi)統(tong)都(dou)有(you)自(zi)己(ji)獨(du)有(you)的(de)看(kan)法(fa)和(he)經(jing)驗(yan)。你(ni)可(ke)以(yi)在(zai)係(xi)統(tong)級(ji)對(dui)不(bu)同(tong)的(de)模(mo)塊(kuai)指(zhi)標(biao)進(jin)行(xing)折(zhe)中(zhong)以(yi)換(huan)取(qu)最(zui)好(hao)的(de)性(xing)能(neng)。你(ni)會(hui)了(le)解(jie)一(yi)個(ge)潛(qian)在(zai)的(de)市(shi)場(chang)並(bing)開(kai)始(shi)自(zi)己(ji)的(de)產(chan)品(pin)定(ding)義(yi),並(bing)且(qie)你(ni)知(zhi)道(dao)隻(zhi)要(yao)方(fang)法(fa)正(zheng)確(que),你(ni)設(she)計(ji)出(chu)的(de)產(chan)品(pin)會(hui)具(ju)有(you)很(hen)好(hao)的(de)競(jing)爭(zheng)力(li)。你(ni)可(ke)以(yi)從(cong)容(rong)的(de)從(cong)頭(tou)到(dao)腳(jiao)進(jin)行(xing)整(zheng)個(ge)電(dian)路(lu)的(de)功(gong)能(neng)和(he)指(zhi)標(biao)劃(hua)分(fen),你(ni)了(le)解(jie)裏(li)麵(mian)的(de)每(mei)一(yi)個(ge)技(ji)術(shu)細(xi)節(jie)和(he)他(ta)們(men)的(de)折(zhe)中(zhong)會(hui)對(dui)於(yu)你(ni)的(de)產(chan)品(pin)有(you)怎(zen)樣(yang)的(de)影(ying)響(xiang)。你(ni)開(kai)始(shi)關(guan)注(zhu)設(she)計(ji)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。在(zai)這(zhe)個(ge)階(jie)段(duan)中(zhong),你(ni)覺(jiao)得(de)spice是一個很實用的工具,並喜歡上了蒙特卡洛仿真,但你還是經常抱怨服務器太慢,雖然你經常是在後半夜運行仿真。
八段
這個時候成功的做出一個芯片對你來說是家常便飯,就象一名駕駛老手開車一樣,遇到紅燈就停、綠(lv)燈(deng)就(jiu)行(xing)。一(yi)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)設(she)計(ji)對(dui)於(yu)你(ni)來(lai)說(shuo)幾(ji)乎(hu)都(dou)是(shi)無(wu)意(yi)識(shi)的(de)。你(ni)不(bu)需(xu)要(yao)再(zai)對(dui)著(zhe)仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)不(bu)停(ting)的(de)調(tiao)整(zheng)參(can)數(shu)和(he)優(you)化(hua),更(geng)多(duo)時(shi)候(hou)之(zhi)需(xu)要(yao)很(hen)少(shao)量(liang)的(de)仿(fang)真(zhen)就(jiu)可(ke)以(yi)結(jie)束(shu)一(yi)個(ge)模(mo)塊(kuai)的(de)設(she)計(ji)了(le)。你(ni)能(neng)夠(gou)清(qing)楚(chu)地(di)感(gan)覺(jiao)到(dao)某(mou)一(yi)個(ge)指(zhi)標(biao)的(de)電(dian)路(lu)模(mo)塊(kuai)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)是(shi)可(ke)能(neng)的(de)還(hai)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的(de)。你(ni)完(wan)全(quan)不(bu)用(yong)關(guan)心(xin)具(ju)體(ti)模(mo)塊(kuai)的(de)噪(zao)聲(sheng)係(xi)數(shu)或(huo)者(zhe)信(xin)噪(zao)比(bi)或(huo)者(zhe)失(shi)真(zhen)度(du)。你(ni)隻(zhi)需(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)它(ta)是(shi)可(ke)以(yi)被(bei)設(she)計(ji)出(chu)來(lai)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le),更(geng)詳(xiang)細(xi)的(de)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)對(dui)你(ni)來(lai)說(shuo)毫(hao)無(wu)意(yi)義(yi)。你(ni)開(kai)始(shi)覺(jiao)得(de)JSSC上的東西其實都是在湊數,有時候認為JSSC即使作為廁紙也不合格(太薄太脆)。你覺得spice偶爾用用挺好的,但是實在是不可靠,很多的時候看看工作點就差不多夠了。
九段
zheshihoudeniduihenduodianluyijingliaoruzhizhang,nikeyitiqianyuzhihenduojishuxiayilundefazhanfangxiang。yiniannizhipaoshangjicifangzhen,yekenengyifangzhenjiushijinian。nihenshaoyouhuadianlutudeshihou,duoshushijiannizaidagaoerfuhuoshizaitaipingyangdemougexiaodaodiaoyu。chuleouerzaiISSCC上湊湊熱鬧,你從不和別人說起電路方麵的事,因為你知道沒人能明白。
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