一個(gè)搞模擬集成電路設計的菜鳥(niǎo)之談

20世紀80年代以來(lái)，數字信號處理算法和集成電路迅猛發(fā)展，雖然許多類(lèi)型的信號處理已經(jīng)由模擬電路轉換成數字電路來(lái)實(shí)現，但是在一塊芯片中，模擬電路是必不可少的。作為一個(gè)模擬電路設計師中的菜鳥(niǎo)，說(shuō)一下自己學(xué)習和工作中的一些心得體會(huì )。

　　模擬電路設計比數字電路設計困難

　　我從研究生開(kāi)始接觸模擬集成電路到現在有四年了，有讀過(guò)“模擬芯片設計的四重境界”這篇文章，我現在應該處于菜鳥(niǎo)的境界。模擬電路設計和數字電路設計是有很大區別的，最基本的是模擬電路處理的是模擬信號，數字電路處理的數字信號。模擬信號在時(shí)間和值上是連續的，數字信號在時(shí)間和值上是離散的，基于這個(gè)特點(diǎn)，模擬電路設計在某些程度上比數字電路設計困難。模擬電路設計困難的具體原因如下：

　　1. 模擬設計需要在速度、功耗、增益、精度、電源電壓、噪聲、面積等多種因素間進(jìn)行折中，而數字設計只需在功耗、速度和面積三個(gè)因素間進(jìn)行平衡。

　　2. 模擬電路對噪聲、串擾和其他干擾比數字電路敏感得多。

　　3. 隨著(zhù)工藝尺寸的不斷減小，電源電壓的降低和器件的二級效應對模擬電路比數字電路的影響嚴重得多，給模擬設計帶來(lái)了新的挑戰。

　　4. 版圖對于模擬電路的影響遠大于數字電路，同樣的線(xiàn)路差的版圖會(huì )導致芯片無(wú)法工作。

　　我的模擬集成電路設計學(xué)習之路是從拉扎維的模擬CMOS集成電路設計這本書(shū)開(kāi)始，這本書(shū)在現在工作中還是會(huì )去查看，是模擬集成電路設計的經(jīng)典教材之一。我首先想談的就是關(guān)于模擬電路設計的相關(guān)課程和教材建議。模擬電路設計跟做其他事情一樣，首先要學(xué)會(huì )一些基本的準則、方法和知識點(diǎn)，而經(jīng)典的模擬電路設計教材就是這些東西的融合體，razavi的design of analog CMOS integrated circuits， sansen的analog design essentials， allen的CMOS Analog Circuit Design， paul gray的Analysis and Design of Analog Integrated Circuits以及baker的CMOS Circuit Design， Layout， and Simulation都是模擬電路設計經(jīng)典的教材，是即使已經(jīng)工作了都需要經(jīng)常閱讀的書(shū)籍。razavi的design of analog CMOS integrated circuits非常適合入門(mén)學(xué)習，至于其他幾本教材的學(xué)習順序則根據自己的情況自行決定。我覺(jué)得閱讀教材是在作者的幫助下分析電路，而做課后習題則是在鍛煉自己獨立分析電路和設計電路的能力，將書(shū)里的每個(gè)電路每個(gè)公式每個(gè)習題都自己分析推導一遍是非常有必要的，對掌握單級放大器、電流鏡，帶隙基準。軌到軌輸入，class AB。運放。比較器等基本電路具有很大的幫助，可以為以后的發(fā)展打下良好的基礎。信號與系統和matlab是本科時(shí)期必須學(xué)好的技能，在研究生的學(xué)習以及以后的工作時(shí)經(jīng)常用到。

　　模擬電路設計重在學(xué)習和累積經(jīng)驗

　　學(xué)習模擬電路設計首先要從分析模擬電路開(kāi)始，模擬電路分析應遵循以下步驟：首先確定分析的目的，明確電路的問(wèn)題；其次，將復雜電路分解成你熟識的基本電路模塊；第三，利用基本電路模塊的模型給系統建模；第四，對系統模型進(jìn)行手工計算；第五，用仿真驗證手工計算結果，如若不一致，則必須仔細查找其原因，而不能盲目的相信仿真結果。

　　圖1 密勒電容補償電路

　　另外，在做電路設計時(shí)，要特別注意電路中的信號流，包括電源。地。時(shí)鐘。輸入信號到輸出信號的通路等關(guān)鍵通路，