기존 드라이버 요약: 시뮬레이션 회로 설계에 대한 11가지 세부 정보

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2022-03-17 1214

아날로그 회로 설계에는 아날로그 전기의 탄탄한 기반과 풍부한 경험 축적이 필요합니다. 여기에서는 구덩이를 밟고 우회하는 데 도움이 되는 오래된 아날로그 전기 엔지니어의 요약을 공유합니다. 기분이 좋으셨다면 칭찬해주세요!

시스템 정의

??시스템 정의는 아날로그 회로 설계의 기본 전제입니다. 설계 요구사항에 따라 아날로그 회로 설계 엔지니어는 회로 시스템 및 하위 시스템의 해당 기능 정의를 작성하고 면적, 전력 소비 및 기타 관련 성능의 매개변수 범위를 결정해야 합니다.

회로 설계회로 구조의 선택은 회로 설계에 있어 중요한 연결 고리입니다. 아날로그 회로 설계 엔지니어는 아날로그 회로의 기능 요구 사항, 설계 사양 및 해당 매개 변수에 따라 적절한 회로 구조를 선택하고 이를 기반으로 구성 요소의 조합을 결정해야 합니다. 아날로그 전자 회로 설계에는 현재 사용할 수 있는 성숙한 설계 소프트웨어가 없으므로 엔지니어는 자신의 경험에 따라 수동으로만 수행할 수 있습니다. 이는 어느 정도 아날로그 회로 설계의 난이도를 높이고 아날로그 회로의 개발 속도를 제한합니다.
3.

회로 시뮬레이션

??회로 시뮬레이션은 아날로그 회로 설계 과정에서 없어서는 안될 연결고리이며, 아날로그 엔지니어가 아날로그 회로가 설계 요구 사항을 충족할 수 있는지 판단하는 중요한 기반입니다.
시뮬레이션 결과에 따라 엔지니어는 아날로그 회로의 시뮬레이션 결과가 설정된 지표와 해당 기능 요구 사항을 충족할 수 있을 때까지 회로를 지속적으로 수정하고 조정합니다. 일반적으로 사용되는 방법에는 매개변수 스캐닝, DC 및 AC 분석, 몬테카를로 분석 등이 포함됩니다.

레이아웃 구현

??회로 설계를 생산으로 전환하는 중요한 브리지입니다. 이전 설계 및 시뮬레이션 결과에 따라 아날로그 회로의 구조 및 관련 매개변수가 결정된 후 설계 엔지니어는 설계된 아날로그 회로의 물리적 형상을 설명하고 이를 그래픽 형식으로 변환하여 후속 처리 및 제조를 용이하게 합니다. 아날로그 회로.

물리적 검증

??물리적 검증 단계에서는 설계된 아날로그 회로의 설계규칙(DRC)을 확인하는 것이 필요하다. 디자인 룰 점검은 주어진 디자인 룰을 기반으로 최소 선폭, 홀 크기, 최소 패턴 간격 및 기타 제한된 프로세스를 확인하여 레이아웃 프로세스 구현의 타당성을 측정하는 것입니다. 또한 레이아웃과 회로도의 일관성을 확인해야 합니다(LVS). 레이아웃의 매개변수는 LVS 도구로 추출할 수 있으며, 얻은 회로도는 원래 회로 설계와 비교하여 레이아웃과 원래 회로 설계 간의 일관성을 보장할 수 있습니다.

기생 매개변수 추출 후 시뮬레이션

?레이아웃 전 회로 설계 시뮬레이션을 '사전 시뮬레이션'이라고 하는데, 이는 배선의 저항, 정전용량 등 기생 매개변수를 고려하지 않은 이상적인 시뮬레이션입니다. 기생 매개변수가 레이아웃에 추가된 후의 회로 시뮬레이션을 "시뮬레이션 후"라고 합니다. 사후 시뮬레이션의 시뮬레이션 결과가 설계 지수 및 시스템 기능 요구 사항을 충족해야 회로 설계가 완료됩니다.

기생 매개변수는 아날로그 회로에 큰 영향을 미칩니다. 전자 시뮬레이션의 시뮬레이션 결과가 요구 사항을 충족하더라도 후자의 시뮬레이션 결과는 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 따라서 설계 엔지니어는 시뮬레이션 후 결과에 따라 트랜지스터 매개변수를 지속적으로 수정해야 하며 때로는 시뮬레이션 후 결과가 시스템 설계 요구 사항을 충족할 때까지 회로 구조를 조정해야 합니다.

??현재 아날로그 회로의 설계는 어렵고 복잡하며, 사용되는 EDA 도구의 기능과 시스템 매칭은 상대적으로 뒤떨어져 있으며, 설계 과정에서 빈번한 수동 개입과 기생 매개변수에 대한 민감도가 요구되어 어느 정도 개발을 제한합니다. 아날로그 회로의 개발 속도가 상대적으로 느려집니다.

??동시에 아날로그 회로 설계에서는 다음 11가지 세부 사항에 주의를 기울여야 합니다.

(1) 안정성이 좋은 피드백 회로를 얻으려면 일반적으로 피드백 루프 외부에 작은 저항이나 초크를 사용하여 용량성 부하에 대한 버퍼를 제공해야 합니다.
(2) 적분 피드백 회로에는 일반적으로 560pF보다 큰 각 적분 커패시터와 직렬로 연결된 작은 저항(약 10Ω)이 필요합니다.
(3) 피드백 루프 외부에서 EMC의 RF 대역폭을 필터링하거나 제어하기 위해 능동 회로를 사용하지 말고 수동 구성 요소(RC 회로 선호)만 사용하십시오. 연산 증폭기의 개방 루프 이득이 폐쇄 루프 이득보다 큰 경우에만 적분 피드백 방법이 효과적입니다. 더 높은 주파수에서는 적분 회로가 주파수 응답을 제어할 수 없습니다.
(4) 안정적인 선형 회로를 얻으려면 모든 연결을 수동 필터 또는 기타 억제 방법(예: 광전 절연)으로 보호해야 합니다.
(5) EMC 필터를 사용하고 모든 IC 관련 필터는 로컬 0V 기준면에 연결되어야 합니다.
(6) 입력 및 출력 필터는 외부 케이블 연결부에 배치되어야 하며, 비차폐 시스템의 모든 와이어 연결은 안테나 효과 때문에 필터링되어야 합니다. 또한 디지털 신호 처리 또는 스위칭 모드를 사용하는 변환기의 차폐 시스템 내부 전선 연결에도 필터링이 필요합니다.
(7) 아날로그 IC의 전원 공급 장치와 접지 기준 핀에는 디지털 IC와 마찬가지로 고품질 RF 디커플링이 필요합니다. 그러나 아날로그 IC는 일반적으로 저주파 전원 디커플링이 필요합니다. 왜냐하면 아날로그 부품의 PSRR은 1KHz보다 높을 때 거의 증가하지 않기 때문입니다. 모든 연산 증폭기, 비교기 및 데이터 변환기의 아날로그 전원 공급 장치 트레이스에는 RC 또는 LC 필터링을 사용해야 합니다. 전체 작동 주파수 범위에서 원하는 PSRR을 얻으려면 전원 공급 장치의 코너 주파수가 PSRR 코너 주파수와 장치의 기울기를 보상해야 합니다.
(8) 고속 아날로그 신호의 경우 연결 길이와 통신 최고 주파수에 따라 전송선 기술이 필요합니다. 저주파 신호라도 전송선 기술을 이용하면 간섭 방지 성능을 향상시킬 수 있지만, 정확하게 일치하는 전송선이 없으면 안테나 효과가 발생하게 됩니다.
(9) 전기장에 매우 민감한 고임피던스 입력 또는 출력의 사용을 피하십시오.
(10) 대부분의 방사선은 공통 모드 전압 및 전류에 의해 생성되고 환경의 전자기 간섭 대부분은 공통 모드 문제로 인해 발생하므로 아날로그 회로에 평형 전송 및 수신(차동 모드) 기술을 사용하면 EMC 효과가 좋고 누화를 줄일 수 있습니다. 평형 회로(차동 채널) 드라이브는 반환 전류 루프로 0V 기준 시스템을 사용하지 않으므로 큰 전류 루프를 방지하고 RF 방사를 줄일 수 있습니다.
(11) 비교기에는 노이즈 및 간섭으로 인한 잘못된 출력 변환을 방지하고 단선 지점에서 발진을 방지하기 위해 히스테리시스(포지티브 피드백)가 있어야 합니다. 필요한 것보다 빠른 비교기를 사용하지 마십시오(dV/dt를 요구 사항을 충족하는 범위 내에서 가능한 한 낮게 유지).

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