- •Ю.С. Балашов а.И. Мушта а.М. Сумин
- •Воронеж 2011
- •Введение
- •1. Понятие «моделирование». Проблемы схемотехнического моделирования
- •1.1. Понятие «моделирование»
- •1.2. Задачи схемотехнического моделирования сбис
- •1.3. Проблемы схемотехнического моделирования кмоп сбис
- •2. Среда проектирования аналоговых устройств. Маршрут моделирования и проектирования аналоговых устройств Cadence ic
- •2.1. Среда проектирования аналоговых устройств
- •2.2. Постановка задачи и платформа Cadence Virtuoso как метод решения
- •2.3. Маршрут моделирования аналоговых устройств
- •2.4. Маршрут проектирования аналоговых устройств
- •2.5. Иеpаpхическая система моделей, используемых в сапр элементов бис
- •2.6. Развитие средств схемотехнического моделирования
- •3. Аналоговое схемотехническое моделирование. Виды и типы анализа
- •3.1. Принципы аналогового схемотехнического моделирования
- •3.2. Виды и типы анализа
- •4. Расширенные виды анализа
- •4.1. Общие положения математической формулировки задач моделирования элементов бис
- •4.2. Спектральный анализ
- •4.3. Анализ чувствительности
- •4.4. Анализ устойчивости (stb-analisis)
- •4.5. Многовариантный анализ. Режим Parametric Sweep
- •4.6. Анализ Монте-Карло
- •4.7. Моделирование цифровых и аналого-цифровых устройств
- •5. Библиотеки элементов. Состав, структура библиотек элементов для схемотехнического моделирования с проектными нормами 90 нм БиКмоп технологии
- •5.1. Библиотека элементов БиКмоп технологии
- •5.2. Состав, структура библиотек элементов для схемотехнического моделирования с проектными нормами 90 нм БиКмоп технологии
- •6. Модели элементов. Их параметры
- •6.1. Резисторы
- •6.2. Конденсаторы
- •6.3. Модели биполярных транзисторов
- •6.4. Модели моп-транзисторов
- •6.5. Источники сигналов и питания
- •7. Задание на моделирование. Список соединений. Язык spice
- •7.1. Расчет режима по постоянному току
- •7.2. Многовариантный расчет режима по постоянному току
- •7.3. Расчет малосигнальных чувствительностей
- •8. Микросхемотехника аналоговых и аналого-цифровых сф блоков
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
4.7. Моделирование цифровых и аналого-цифровых устройств
Ранние версии программ схемотехнического моделирования были предназначены только для моделирования аналоговых устройств.
Современные версии среды Pspice позволяют проводить моделирование не только аналоговых, но и цифровых, а также комбинированных аналого-цифровых схем.
Смешанные аналого-цифровые устройства моделируются в режимах DC или Transient. Режим расчета цепей постоянного тока позволяет определить логические уровни выходных сигналов цифровых устройств. При расчете частотных характеристик (режим AC Sweep) цифровая часть смешанного аналого-цифрового устройства игнорируется и определяются характеристики только аналоговой части.
При моделировании цифровых устройств предоставляются следующие возможности:
а) использование примитивов цифровых устройств и их комбинаций;
б) использование моделей реальных цифровых устройств.
При моделировании аналого-цифровых устройств осуществляется их стыковка с применением аналого-цифрового (A/D) и цифро-аналогового (D/A) интерфейсов, подключаемых автоматически.
Аналго-цифровой интерфейс предназначен для преобразования аналогового напряжения в логический уровень. Он имитирует входные каскады цифровых ИС. Pspice автоматически расщепляет узел, к которому подключены аналоговое и цифровое устройства. Аналоговый узел характеризуется электрическим напряжением, а цифровой – логическим состоянием. Аналого-цифровой интерфейс включается между вновь образованными узлами.
Цифро-аналоговый интерфейс предназначен для преобразования логических сигналов на выходе цифровых устройств в аналоговое напряжение. Аналоговое напряжение образуется с помощью источника постоянного напряжения и резистивного делителя. Сопротивление нелинейных резисторов изменяется в соответствии с уровнем цифрового сигнала.
В библиотеках содержатся источники цифровых сигналов с широким набором функциональных свойств.
При использовании промышленно выпускаемых ТТЛ компонентов Spice позволяет использовать стандартное напряжение питания (1.2B, 1.8B, 3.3B, 5В).
Основные характеристики моделей цифровых устройств.
а) Функциональная зависимость: описывается уровнем затвора и цифровыми примитивами поведения, включенными в подсхему.
б) Зависимости вход-выход: описываются моделью вход-выход, интерфейсом подсхемы и источником питания, относящимися к семейству логических элементов.
в) Временные зависимости: описаны одной или более временными моделями, примитивами задержки между выводами или примитивами проверки состояния.
При моделировании аналого-цифровых устройств осуществляется их стыковка с применением стандартных A/D и D/A интерфейсов, подключаемых автоматически.
5. Библиотеки элементов. Состав, структура библиотек элементов для схемотехнического моделирования с проектными нормами 90 нм БиКмоп технологии
5.1. Библиотека элементов БиКмоп технологии
На рис. 5.1 представлен состав библиотеки (PDK) БиКМОП технологии. В него входит описание проектных норм с соответствующими файлами (PS, DRC, LVS, RCX), библиотека элементов со всеми необходимыми техническими и программными файлами. В составе описания должны быть документы: топологических норм (DRC-rul), параметры (CDF, spice-параметры на уровне модели) библиотечных элементов - это обязательные, и другие файлы, например описание правил установки, маршрута проектирования.
Все проекты имеют схожую иерархическую структуру. Проекты состоят из библиотеки, ячеек, видов, и инстанций.
Все данные в Cadence хранятся в библиотеках. Существуют Reference (базовые) библиотеки, в которых находятся основные блоки и библиотеки в которых находятся сами проекты.
Рис. 5.1. Структура PDK
Каждая библиотека состоит из ячеек, которые в свою очередь содержат виды (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Виды ячеек
Таким образом, создавая сложные структуры, используя инстанции, получается иерархический проект. В Cadence можно работать во всех уровнях иерархии. Когда открываем проект, мы попадаем на самый верхний уровень иерархии.
Так как существует много различных технологий (тех. процессов), с различными правилами проектирования и свойствами элементов, Cadence должен знать информацию о технологии, с которой работает. Эта информация хранится в технологическом файле или в технологической библиотеке. Каждая библиотека, в свою очередь, подключается к своей технологической библиотеке.