คอลัม
คอลัม
สรุปไดร์เวอร์เก่า: 11 รายละเอียดการออกแบบวงจรจำลอง
2022-03-17 1184
การออกแบบวงจรแอนะล็อกจำเป็นต้องมีรากฐานที่มั่นคงของไฟฟ้าแอนะล็อกและการสั่งสมประสบการณ์มากมาย เราแบ่งปันบทสรุปของวิศวกรไฟฟ้าแอนะล็อกรุ่นเก่าเพื่อช่วยให้คุณเหยียบลงหลุมและใช้ทางอ้อมน้อยลง หากคุณรู้สึกดีก็ขอชมเชยเราด้วย!

1.

คำจำกัดความของระบบ

??คำจำกัดความของระบบเป็นหลักฐานพื้นฐานของการออกแบบวงจรแอนะล็อก ตามข้อกำหนดการออกแบบ วิศวกรออกแบบวงจรแอนะล็อกจำเป็นต้องสร้างคำจำกัดความการทำงานของระบบวงจรและระบบย่อยที่สอดคล้องกัน และกำหนดช่วงพารามิเตอร์ของพื้นที่ การใช้พลังงาน และประสิทธิภาพอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

2.

การออกแบบวงจรการเลือกโครงสร้างวงจรเป็นส่วนสำคัญในการออกแบบวงจร วิศวกรออกแบบวงจรแอนะล็อกจำเป็นต้องเลือกโครงสร้างวงจรที่เหมาะสมตามความต้องการใช้งาน ข้อกำหนดการออกแบบ และพารามิเตอร์ที่สอดคล้องกันของวงจรแอนะล็อก และบนพื้นฐานนี้ กำหนดการรวมกันของส่วนประกอบต่างๆ สำหรับการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก ปัจจุบันยังไม่มีซอฟต์แวร์การออกแบบที่สมบูรณ์ ดังนั้นวิศวกรจึงสามารถทำได้ด้วยตนเองตามประสบการณ์ของตนเองเท่านั้น สิ่งนี้จะเพิ่มความยากในการออกแบบวงจรแอนะล็อกในระดับหนึ่ง และจำกัดความเร็วการพัฒนาของวงจรแอนะล็อกในระดับหนึ่ง
3.

การจำลองวงจร

??การจำลองวงจรเป็นส่วนเชื่อมต่อที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการออกแบบวงจรแอนะล็อก และเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับวิศวกรแอนะล็อกในการตัดสินว่าวงจรแอนะล็อกสามารถตอบสนองข้อกำหนดการออกแบบได้หรือไม่
ตามผลการจำลอง วิศวกรจะปรับเปลี่ยนและปรับวงจรอย่างต่อเนื่องจนกว่าผลการจำลองของวงจรแอนะล็อกจะสามารถตอบสนองตัวบ่งชี้ที่ตั้งไว้และข้อกำหนดการทำงานที่สอดคล้องกัน วิธีการที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การสแกนพารามิเตอร์ การวิเคราะห์ DC และ AC การวิเคราะห์แบบ Monte Carlo ฯลฯ

4.

การรับรู้เค้าโครง

??สะพานสำคัญในการเปลี่ยนการออกแบบวงจรให้เป็นการผลิต หลังจากที่โครงสร้างและพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของวงจรแอนะล็อกถูกกำหนดโดยผลการออกแบบและการจำลองก่อนหน้านี้ วิศวกรออกแบบจะอธิบายเรขาคณิตทางกายภาพของวงจรแอนะล็อกที่ออกแบบแล้วแปลงเป็นรูปแบบกราฟิก เพื่ออำนวยความสะดวกในการประมวลผลและการผลิตในภายหลัง วงจรอนาล็อก

5.

การตรวจร่างกาย

??ในขั้นตอนของการตรวจสอบทางกายภาพ จำเป็นต้องตรวจสอบกฎการออกแบบ (DRC) ของวงจรแอนะล็อกที่ออกแบบ การตรวจสอบกฎการออกแบบคือการตรวจสอบความกว้างของเส้นขั้นต่ำ ขนาดรู ระยะห่างของรูปแบบขั้นต่ำ และกระบวนการที่ถูกจำกัดอื่นๆ ตามกฎการออกแบบที่กำหนด เพื่อวัดความเป็นไปได้ของการนำกระบวนการโครงร่างไปใช้ นอกจากนี้ควรตรวจสอบความสอดคล้องของโครงร่างและแผนภาพวงจร (LVS) พารามิเตอร์ของโครงร่างสามารถแยกออกได้ด้วยเครื่องมือ LVS และแผนภาพวงจรที่ได้รับสามารถเปรียบเทียบได้กับการออกแบบวงจรดั้งเดิมเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสอดคล้องระหว่างโครงร่างและการออกแบบวงจรดั้งเดิม

6.

การจำลองหลังจากการสกัดพารามิเตอร์ปรสิต

?การจำลองการออกแบบวงจรก่อนโครงร่างเรียกว่า "การจำลองล่วงหน้า" ซึ่งเป็นการจำลองในอุดมคติโดยไม่ต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์ปรสิต เช่น ความต้านทานและความจุของสายไฟ หลังจากเพิ่มพารามิเตอร์ปรสิตลงในโครงร่างแล้ว การจำลองวงจรจะเรียกว่า "หลังการจำลอง" เฉพาะเมื่อผลการจำลองของหลังการจำลองเป็นไปตามดัชนีการออกแบบและข้อกำหนดฟังก์ชันของระบบ การออกแบบวงจรจึงจะเสร็จสมบูรณ์

พารามิเตอร์ปรสิตมีอิทธิพลอย่างมากต่อวงจรแอนะล็อก เมื่อผลการจำลองของการจำลองครั้งก่อนตรงตามข้อกำหนด ผลการจำลองครั้งหลังก็ไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ ดังนั้น วิศวกรออกแบบจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์อย่างต่อเนื่องตามผลหลังการจำลอง และบางครั้งก็ปรับโครงสร้างวงจรด้วยซ้ำจนกว่าผลหลังการจำลองจะตรงตามข้อกำหนดการออกแบบระบบ

??ในปัจจุบัน การออกแบบวงจรแอนะล็อกเป็นเรื่องยากและซับซ้อน ฟังก์ชั่นและระบบที่ตรงกันของเครื่องมือ EDA ที่ใช้นั้นค่อนข้างล้าหลัง และจำเป็นต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเองและความไวต่อพารามิเตอร์ปรสิตบ่อยครั้งในกระบวนการออกแบบ ซึ่งบางส่วนจำกัดการพัฒนาของ วงจรแอนะล็อกส่งผลให้ความเร็วการพัฒนาวงจรแอนะล็อกค่อนข้างช้า

??ในเวลาเดียวกันควรคำนึงถึงรายละเอียดสิบเอ็ดประการต่อไปนี้ในการออกแบบวงจรแอนะล็อก:

图片         (1) เพื่อให้ได้วงจรป้อนกลับที่มีเสถียรภาพที่ดี โดยปกติจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานขนาดเล็กหรือโช้คนอกลูปป้อนกลับเพื่อจัดเตรียมบัฟเฟอร์สำหรับโหลดแบบคาปาซิทีฟ
(2) วงจรป้อนกลับรวมมักจะต้องใช้ตัวต้านทานขนาดเล็ก (ประมาณ 560 โอห์ม) อนุกรมกัน โดยตัวเก็บประจุรวมแต่ละตัวมีขนาดใหญ่กว่า 10pF
(3) อย่าใช้วงจรแอคทีฟเพื่อกรองหรือควบคุมแบนด์วิธ RF ของ EMC นอกลูปป้อนกลับ แต่ใช้เฉพาะส่วนประกอบแบบพาสซีฟเท่านั้น (โดยเฉพาะวงจร RC) เฉพาะเมื่อเกนแบบ open-loop ของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานมากกว่าเกนแบบ Closed-loop เท่านั้น วิธีการป้อนกลับแบบรวมจึงจะมีประสิทธิภาพ ที่ความถี่สูง วงจรรวมไม่สามารถควบคุมการตอบสนองความถี่ได้
(4) เพื่อให้ได้วงจรเชิงเส้นตรงที่เสถียร การเชื่อมต่อทั้งหมดต้องได้รับการป้องกันโดยตัวกรองแบบพาสซีฟหรือวิธีการปราบปรามอื่นๆ (เช่น การแยกโฟโตอิเล็กทริก)
(5) ใช้ตัวกรอง EMC และตัวกรองที่เกี่ยวข้องกับ IC ทั้งหมดควรเชื่อมต่อกับระนาบอ้างอิง 0V ในพื้นที่
(6) ควรวางตัวกรองอินพุตและเอาต์พุตไว้ที่การเชื่อมต่อของสายเคเบิลภายนอก และการเชื่อมต่อสายไฟใด ๆ ในระบบที่ไม่มีการชีลด์จำเป็นต้องถูกกรองเนื่องจากผลกระทบของเสาอากาศ นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องมีการกรองที่การเชื่อมต่อสายไฟภายในระบบป้องกันของคอนเวอร์เตอร์ด้วยการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลหรือโหมดสวิตชิ่ง
(7) จำเป็นต้องมีการแยกสัญญาณ RF คุณภาพสูงที่แหล่งจ่ายไฟและพินอ้างอิงกราวด์ของ IC อนาล็อก ซึ่งเหมือนกับของ IC ดิจิทัล อย่างไรก็ตาม IC แบบอะนาล็อกมักจะต้องการการแยกแหล่งจ่ายไฟความถี่ต่ำ เนื่องจาก PSRR ของส่วนประกอบแบบอะนาล็อกจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อสูงกว่า 1KHz ควรใช้การกรอง RC หรือ LC กับร่องรอยของแหล่งจ่ายไฟแบบอะนาล็อกของแอมพลิฟายเออร์ ตัวเปรียบเทียบ และตัวแปลงข้อมูลทุกตัว ความถี่มุมของแหล่งจ่ายไฟควรชดเชยความถี่มุม PSRR และความชันของอุปกรณ์ เพื่อให้ได้ PSRR ที่ต้องการในช่วงความถี่การทำงานทั้งหมด
(8) สำหรับสัญญาณแอนะล็อกความเร็วสูง เทคโนโลยีสายส่งมีความจำเป็นตามความยาวการเชื่อมต่อและความถี่สูงสุดของการสื่อสาร แม้ว่าจะเป็นสัญญาณความถี่ต่ำ ประสิทธิภาพการป้องกันสัญญาณรบกวนสามารถปรับปรุงได้โดยใช้เทคโนโลยีสายส่ง แต่เอฟเฟกต์เสาอากาศจะเกิดขึ้นหากไม่มีสายส่งที่ตรงกัน
(9) หลีกเลี่ยงการใช้อินพุตหรือเอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง ซึ่งไวต่อสนามไฟฟ้ามาก
(10) เนื่องจากรังสีส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นโดยแรงดันและกระแสในโหมดทั่วไป และเนื่องจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนใหญ่ในสภาพแวดล้อมเกิดจากปัญหาในโหมดทั่วไป การใช้เทคโนโลยีการส่งและการรับที่สมดุล (โหมดดิฟเฟอเรนเชียล) ในวงจรแอนะล็อกจะ มีผล EMC ที่ดีและสามารถลด crosstalk ได้ ไดรฟ์วงจรสมดุล (ช่องสัญญาณต่าง) จะไม่ใช้ระบบอ้างอิง 0V เป็นลูปกระแสย้อนกลับ จึงสามารถหลีกเลี่ยงลูปกระแสขนาดใหญ่และลดรังสี RF ได้
(11) ตัวเปรียบเทียบจะต้องมีฮิสเทรีซีส (ป้อนกลับเชิงบวก) เพื่อป้องกันการแปลงเอาต์พุตที่ผิดพลาดเนื่องจากเสียงรบกวนและการรบกวน และเพื่อป้องกันการสั่นที่จุดตัดการเชื่อมต่อ อย่าใช้เครื่องเปรียบเทียบที่เร็วกว่าที่กำหนด (ให้ dV/dt อยู่ในช่วงที่ตรงตามข้อกำหนดและต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้)
     



ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: บทความนี้คัดลอกมาจาก "Gu Taiwei" บทความนี้นำเสนอเฉพาะมุมมองส่วนตัวของผู้เขียน และไม่ได้เป็นตัวแทนมุมมองของ Sacco Wei และอุตสาหกรรม มีไว้สำหรับการพิมพ์ซ้ำและแบ่งปันเพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาเท่านั้น โปรดระบุแหล่งที่มาต้นฉบับและผู้แต่งเมื่อพิมพ์ซ้ำ หากมีการละเมิดใด ๆ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

โทรศัพท์บริษัท: +86-0755-83044319
แฟกซ์/แฟกซ์:+86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว
ที่อยู่: ห้อง 809 บล็อก C อาคารเทคโนโลยี Zhantao เลขที่ 1079 Minzhi Avenue เขตหลงหัวใหม่ เซินเจิ้น

คำแนะนำที่เกี่ยวข้อง
whatsapp

บริการสายด่วน

tel: +86 755 83044319

WhatsApp

Whatsapp:+8618073002950