Устройство выборки и хранения (увх).
УВХ является компонентом большинства аналого-цифровых преобразователей. Оно имеет аналоговый вход, аналоговый выход и цифровой управляющий вход. Запоминающим элементом в устройстве выборки и хранения является конденсатор. Для его включения и отключения от входной цепи используется аналоговый ключ. Для обеспечения высокого входного и низкого выходного сопротивления используются усилители. На рисунке 3.6 приведена схема рассматриваемого устройства.
Рис.3.6. Схема УВХ.
При построении топологии мы использовали созданные нами матрицы согласованных конденсаторов, токовые зеркала, дифференциальные пары и аналоговые ключи. Это значительно сократило время проектирования, так как необходимо было лишь соединить готовые ячейки. На рисунке 3.7 показана полученная топология УВХ.
Рис.3.7. Топология УВХ на основе параметризованных аналоговых ячеек второго уровня.
Рассмотренные нами блоки войдут в библиотеку базовых блоков, которые будут применять при построении топологии СФ – блоков, СБИС, систем на кристалле и т.д.
Преимущества и недостатки использования спроектированных параметризованных аналоговых ячеек второго уровня.
Заметное преимущество созданных аналоговых ячеек в том, что предусмотрены разные варианты расположения разводки. Это очень удобно, так как заранее не знаешь, где будет располагать тот или иной блок, а данная возможность позволит разработчику самому выбрать удобное для него расположение выводов и сократит шины, соединяющие разные ячейки.
Возможность менять ширину шины в аналоговых ключах является большим плюсом, так как разработчик сможет в зависимости от своего устройства выставить необходимое значение, а так же скорректировать размер ячейки.
Использование данных ячеек имеет еще одно существенное достоинство. Оно состоит в том, что разработчику не нужно задумываться о защите данных ячеек от паразитных эффектов, таких как тиристорный эффект, критическое падение напряжения, шумы по подложке, антенный эффект и эффект электромиграции, так как в ячейках предусмотрены от них элементы защиты.
Применение готовых параметризованных ячеек в составе СФ – блоков незначительно увеличивает площадь устройства, что является небольшой ценой по сравнению с вышеперечисленными достоинствами.
При этом почти в 2 раза сокращено время проектирования, а значит и затраты, необходимые на создание проекта. Таким образом, мы добились необходимого результата.
Выводы.
На основе созданных параметризованных аналоговых ячеек второго уровня были построены некоторые наиболее используемые базовые блоки.
Выявлены достоинства и недостатки использования созданных аналоговых ячеек в базовых блоках.
Заключение.
В данной магистерской диссертации рассмотрен маршрут создания параметризованных элементарных ячеек на языке SKILL, необходимых для создания параметризованных аналоговых ячеек второго уровня.
Проработан маршрут создания на языке SKILL параметризованных аналоговых ячеек второго уровня, к которым можно отнести матрицы согласованных конденсаторов, дифференциальные пары, аналоговые ключи, нелинейные резистивные матрицы, токовые зеркала.
Разработана методика создания на языке SKILL высокоточных параметризованных аналоговых ячеек второго уровня. Она охватывает все этапы получения готовой ячейки, такие как создание топологических эскизов, написание кода ячейки, определение и проверка изменяемых параметров с помощью файлов проверок. Данная методика предусматривает правила проектирования топологии ячейки, с учетом согласованных элементов, элементы защиты от паразитных структур в КМОП технологии, таких как тиристорный эффект, критическое падение напряжения, шумы по подложке, антенный эффект и эффект электромиграции. Применение данной методики позволит создавать высокоточные, надежные, удобные для пользователя параметризованные аналоговые ячейки второго уровня.
На основе созданных параметризованных ячеек второго уровня были построены базовые блоки, такие как компаратор, операционный усилитель и УВХ. Применение готовых параметризованных ячеек в составе данных блоков подтвердило значительное сокращение времени проектирования. Таким образом, мы выполнили заданные требования. Созданные ячейки выполняют свою задачу и удовлетворяют условиям поставленной задачи.
В дальнейшем на основе разработанной методики проектирования будут создаваться аналоговые ячейки второго уровня. Также будут улучшаться уже спроектированные ячейки. На основе созданных ячеек будут создаваться базовые блоки, СФ – блоки, СБИС и т.д.
Результаты работы будут использованы при выполнении ОКР «Преобразователь-16» в рамках ФЦП №1.