Resumo do driver antigo: 11 detalhes do projeto do circuito de simulação

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2022-03-17 1184

O projeto de circuitos analógicos precisa de uma base sólida de eletricidade analógica e de um rico acúmulo de experiência. Aqui, compartilhamos o resumo de um antigo engenheiro elétrico analógico para te ajudar a pisar nos boxes e fazer menos desvios. Se você se sente bem, por favor nos elogie!

definição do sistema

??A definição do sistema é a premissa básica do projeto de circuito analógico. De acordo com os requisitos de projeto, os engenheiros de projeto de circuitos analógicos precisam fazer definições funcionais correspondentes de sistemas e subsistemas de circuitos e determinar as faixas de parâmetros de área, consumo de energia e outros desempenhos relacionados.

projeto de circuitoA seleção da estrutura do circuito é um elo importante no projeto do circuito. Os engenheiros de projeto de circuitos analógicos precisam selecionar a estrutura de circuito apropriada de acordo com os requisitos funcionais, especificações de projeto e parâmetros correspondentes dos circuitos analógicos e, com base nisso, determinar a combinação de componentes. Para o projeto de circuitos eletrônicos analógicos, não existe nenhum software de projeto maduro disponível atualmente, então os engenheiros só podem fazê-lo manualmente de acordo com sua própria experiência. Até certo ponto, isso aumenta a dificuldade do projeto de circuitos analógicos e limita a velocidade de desenvolvimento do circuito analógico.
3.

Simulação de circuito

??A simulação de circuitos é um elo indispensável no processo de projeto de circuitos analógicos e é uma base importante para os engenheiros analógicos avaliarem se os circuitos analógicos podem atender aos requisitos de projeto.
De acordo com os resultados da simulação, os engenheiros modificam e ajustam constantemente o circuito até que os resultados da simulação do circuito analógico possam atender aos indicadores definidos e aos requisitos funcionais correspondentes. Os métodos comumente usados incluem varredura de parâmetros, análise DC e AC, análise de Monte Carlo, etc.

Realização de layout

??Uma ponte importante para transformar o projeto de circuitos em produção. Depois que a estrutura e os parâmetros relacionados do circuito analógico são determinados pelos resultados anteriores do projeto e da simulação, o engenheiro de projeto descreve a geometria física do circuito analógico projetado e a converte em um formato gráfico, de modo a facilitar o processamento e fabricação subsequente de o circuito analógico.

Verificação física

??Na etapa de verificação física é necessário verificar as regras de projeto (DRC) do circuito analógico projetado. A verificação da regra de projeto consiste em verificar a largura mínima da linha, o tamanho do furo, o espaçamento mínimo do padrão e outros processos restritos com base nas regras de projeto fornecidas, de modo a medir a viabilidade da implementação do processo de layout. Além disso, deve ser verificada a consistência do layout e do diagrama de circuito (LVS). Os parâmetros de layout podem ser extraídos pela ferramenta LVS, e o diagrama de circuito obtido pode ser comparado com o projeto do circuito original para garantir a consistência entre o layout e o projeto do circuito original.

Simulação após extração de parâmetros parasitas

?A simulação do projeto do circuito antes do layout é chamada de “pré-simulação”, que é uma simulação ideal sem considerar parâmetros parasitas como resistência e capacitância da fiação. Depois que os parâmetros parasitas são adicionados ao layout, a simulação do circuito é chamada de "pós-simulação". Somente quando os resultados da simulação pós-simulação atendem ao índice de projeto e aos requisitos de função do sistema, o projeto do circuito é concluído.

Os parâmetros parasitas têm grande influência nos circuitos analógicos. Quando os resultados da simulação anterior atendem aos requisitos, os resultados da última simulação não podem atender aos requisitos. Portanto, os engenheiros de projeto precisam modificar constantemente os parâmetros do transistor de acordo com os resultados pós-simulação e, às vezes, até ajustar a estrutura do circuito até que os resultados pós-simulação atendam aos requisitos de projeto do sistema.

??Atualmente, o projeto de circuitos analógicos é difícil e complicado, as funções e a correspondência do sistema das ferramentas EDA utilizadas são relativamente atrasadas e são necessárias intervenções manuais frequentes e sensibilidade a parâmetros parasitas no processo de projeto, o que até certo ponto limita o desenvolvimento de circuitos analógicos, resultando em uma velocidade de desenvolvimento relativamente lenta de circuitos analógicos.

??Ao mesmo tempo, os onze detalhes a seguir devem ser observados no projeto de circuitos analógicos:

(1) Para obter um circuito de realimentação com boa estabilidade, geralmente é necessário usar um pequeno resistor ou indutor fora do circuito de realimentação para fornecer um buffer para a carga capacitiva.
(2) O circuito de realimentação integral geralmente requer um pequeno resistor (cerca de 560 ohms) em série com cada capacitor integral maior que 10pF.
(3) Não use o circuito ativo para filtrar ou controlar a largura de banda de RF da EMC fora do circuito de feedback, mas use apenas componentes passivos (de preferência circuitos RC). Somente quando o ganho de malha aberta do amplificador operacional é maior que o ganho de malha fechada, o método de feedback integral é eficaz. Em frequências mais altas, o circuito integrador não consegue controlar a resposta de frequência.
(4) Para obter um circuito linear estável, todas as conexões devem ser protegidas por filtros passivos ou outros métodos de supressão (como isolamento fotoelétrico).
(5) Use filtros EMC e todos os filtros relacionados ao IC devem ser conectados ao plano de referência local de 0V.
(6) Filtros de entrada e saída devem ser colocados na conexão de cabos externos, e qualquer conexão de fio no sistema não blindado precisa ser filtrada devido ao efeito antena. Além disso, a filtragem também é necessária na conexão dos fios dentro do sistema de blindagem do conversor com processamento de sinal digital ou modo de comutação.
(7) O desacoplamento de RF de alta qualidade é necessário na fonte de alimentação e nos pinos de referência de aterramento do IC analógico, que é igual ao do IC digital. No entanto, o IC analógico geralmente precisa do desacoplamento da fonte de alimentação de baixa frequência, porque o PSRR dos componentes analógicos aumenta pouco quando é superior a 1KHz. A filtragem RC ou LC deve ser usada nos traços da fonte de alimentação analógica de cada amplificador operacional, comparador e conversor de dados. A frequência de canto da fonte de alimentação deve compensar a frequência de canto PSRR e a inclinação do dispositivo, de modo a obter o PSRR desejado em toda a faixa de frequência operacional.
(8) Para sinais analógicos de alta velocidade, a tecnologia de linha de transmissão é necessária de acordo com o comprimento da conexão e a frequência mais alta de comunicação. Mesmo que seja um sinal de baixa frequência, o desempenho anti-interferência pode ser melhorado usando a tecnologia de linha de transmissão, mas o efeito de antena será produzido se não houver uma linha de transmissão correspondente correta.
(9) Evite utilizar entradas ou saídas de alta impedância, que são muito sensíveis a campos elétricos.
(10) Como a maior parte da radiação é gerada por tensão e corrente de modo comum, e como a maior parte da interferência eletromagnética no ambiente é causada por problemas de modo comum, o uso da tecnologia de transmissão e recepção balanceada (modo diferencial) em circuitos analógicos irá tem um bom efeito EMC e pode reduzir diafonia. O inversor de circuito balanceado (canal diferencial) não usará o sistema de referência de 0V como loop de corrente de retorno, portanto, pode evitar um grande loop de corrente e reduzir a radiação de RF.
(11) O comparador deve ter histerese (feedback positivo) para evitar conversão errônea de saída devido a ruído e interferência, e também para evitar oscilação no ponto de desconexão. Não utilize um comparador mais rápido do que o necessário (mantenha dV/dt dentro da faixa que atenda aos requisitos e o mais baixo possível).

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