ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный технический университет»

Ю.С. Балашов А.М. Сумин А.В. Русанов

проектирование аналоговых устройств

для 3D изделий

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2013

УДК 621.396.6

Балашов Ю.С. Проектирование аналоговых устройств для 3D изделий: учеб. пособие / Ю.С. Балашов, А.М. Сумин, А.В. Русанов. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. 167 с.

В данном учебном пособии рассматриваются принципы схемотехнического и топологического проектирования модулей, блоков и аналоговых компонент в аналого-цифровых (смешанных) блоках для 3D изделий. Приведены способы моделирования аналоговых блоков в различных режимах; проводится обзор расширенных видов анализа, таких как спектральный анализ, анализ шумов, анализ чувствительности; изучаются состав, структура библиотек элементов. Рассматриваются особенности топологического проектирования аналоговых устройств для 3D изделий.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 211000 «Конструирование и технология электронных средств», магистерской программе 211000.68 «Информационные технологии проектирования электронных средств, выполненных по субмикронной технологии»), дисциплинам «Основы проектирования устройств «Система на кристалле» и «Проектирование аналоговых устройств для 3D изделий».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле Сумин-Русанов 3D.doc

Табл. 8. Ил. 87. Библиогр.: 9 назв.

Рецензенты: ОАО «Концерн «Созвездие»

(д-р техн. наук, начальник научно-

технического управления Н.М.Тихомиров);

канд. техн. наук, проф. Б.В. Матвеев

© Балашов Ю.С., Сумин А.М., Русанов А.В., 2013

© Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный технический университет», 2013

Введение

Материал, представленный в данном учебном пособии позволит расширить теоретическую и практическую подготовку специалистов в области схемотехнического моделирования и топологического проектирования аналоговых устройств для 3D изделий по БиКМОП технологии 90 нанометров. Представлены к изучению основные параметры, схемы построения, принципы использования в АИС, особенности моделирования аналоговых устройств: источников тока и токовых зеркал, стоковых повторителей, резистивно-емкостных каскадов усиления, дифференциальных каскадов усиления, операционных усилителей, компараторов, преобразователей частоты, умножителей частоты, модуляторов.

Освоение материала позволит повысить заинтересованность, творческий потенциал, профессиональный уровень и квалификацию молодых специалистов и преподавательского состава, обеспечить повышение качества и сокращение сроков автоматизированного проектирования аналоговых устройств, таких как источников тока и токовых зеркал, усилителей с общим истоком и истоковых повторителей, дифференциальных каскадов усиления, операционных усилителей, резистивно-емкостных каскадов, проектирование преобразователей частоты, умножителей частоты и модуляторов.

1. Программа курса «Проектирование аналоговых устройств для 3d изделий»

Программа курса «Проектирование аналоговых устройств для 3D изделий» содержит:

1 Паспорт программы курса «Проектирование аналоговых устройств для 3D изделий»

2 Структуру и примерное содержание курса

3 Условия реализации программы курса

4 Контроль и оценка результатов освоения курса

1.1. Паспорт программы курса «Проектирование аналоговых устройств для 3d изделий»

Область применения программы

Программа курса предназначена для подготовки специалистов по проектированию ультрабольших интегральных микросхем с топологическими нормами 90 нм по профессиональной деятельности: проектирование ультрабольших интегральных микросхем с топологическими нормами 90 нм.

Место дисциплины в структуре профессиональной образовательной программы

Курс «Проектирование аналоговых устройств для 3D изделий» относится к профессиональному модулю «Схемотехническое моделирование и топологическое проектирование сверхбольших интегральных систем».

Для изучения курса «Проектирование аналоговых устройств для 3D изделий» специалисты должны владеть основами схемотехники аналоговой электроники, физическими основами микро- и наноэлектроники, основами использования системы автоматизированного проектирования Cadence.

Курс «Проектирование аналоговых устройств для 3D изделий» является вводной для дисциплин:

1. Проектирование цифровых устройств для 3D изделий.

2. Проектирование систем в корпусе.

Для изучения данного курса специалист должен владеть знаниям, умениями и профессиональными компетенциями в рамках предшествующих модулей.

Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины

Целью курса является теоретическая и практическая подготовка специалистов в области проектирования аналоговых устройств, модулей, блоков и аналоговых компонент в аналого-цифровых (смешанных) блоках для 3D изделий

Задачами курса является изучение принципов схемотехнического и топологического проектирования аналоговых модулей для систем в корпусе, особенностей схемотехнического моделирования и применения современных пактов прикладных программ проектирования.

В курсе рассматриваются основные параметры, схемы построения, принципы использования в SiP, особенности моделирования аналоговых устройств; рассматриваются принципы схемотехнического аналогового моделирования, виды и типы анализа (моделирование по постоянному току, в частотной и временной области); изучаются особенности моделирования аналоговых блоков в различных режимах; проводится обзор расширенных видов анализа, таких как спектральный анализ, анализ шумов, анализ чувствительности; изучаются состав, структура библиотек элементов; рассматриваются особенности топологического проектирования аналоговых устройств для 3D изделий.

Процесс изучения курса направлен на формирование следующих компетенций:

- обладание навыками автоматизированного проектирования аналоговых, цифровых и цифро-аналоговых сложно-функциональных блоков СБИС (ПК 8);

- обладание навыками тестирования, выявления погрешностей при проектировании, внесения изменений в топологию для получения заданных параметров СБИС (ПК 9)

В результате изучения курса студент должен:

знать:

- основы аналоговой микро- и наносхемотехники, основные параметры, схемы построения, принципы использования аналоговых модулей и устройств;

- принципы схемотехнического аналогового моделирования, виды и типы анализа, особенности моделирования аналоговых блоков в различных режимах;

- основы топологического проектирования аналоговых модулей, блоков и устройств для 3D изделий;

уметь:

- работать с современными пакетами прикладных программ;

- проектировать аналоговые устройства для систем в корпусе;

- разрабатывать аналоговые модули, блоки и устройства с учетом специфики применения их в 3D изделиях;

- моделировать электронные схемы, используя пакеты автоматизированного проектирования и исследования;

- разрабатывать топологию аналоговых модулей с учетом ограничений на систему в корпусе;

- интегрировать аналоговые компоненты, модули, сложно-функциональные блоки в 3D изделия;

владеть:

- современными пакетами прикладных программ проектирования аналоговых модулей для 3D изделий;

- навыками автоматизированного проектирования аналоговых сложно-функциональных блоков для 3D изделий;

- навыками работы с современными пакетами прикладных программ, в том числе с пакетами Cadence, владения Design-Kit технологиями.

Рекомендуемое количество часов на освоение учебной дисциплины

Максимальная учебная нагрузка – 58 часов, в том числе обязательной аудиторной учебной нагрузки – 41 час.