лекции сапр петраков / 1.Вводная лекция

Лекция 1

Я богословьем овладел,

Над философией корпел,

Юриспруденцию долбил

И медицину изучил.

Однако я при этом всем

Был и остался дураком.

"Фауст" Гете.

Введение

Целью данного курса является знакомство с методами и алгоритмами, на основе которых разработаны современные программы схемотехнического проектирования ИС, а также поддержка определенного уровня знаний языков программирования.

Процесс проектирования ИС можно упрощенно представить в виде матрицы, строки которой отражают этапы проектирования, а столбцы - основные проектные процедуры. Выделим 4 основных этапа проектирования:

1. функционально-логический

2. схемотехнический

3. компонентный

4. топологический

и 5 основных проектных процедур:

1. синтез структуры

2. синтез параметров

3. анализ (одновариантный)

4. оптимизация: структурная и параметрическая (многовариантный анализ),

статистический анализ (многовариантный анализ).

Процесс схемотехнического проектирования можно представить в виде упрощенной блок-схемы:

Рис. 1 Блок-схема процесса проектирования.

Основные виды схемотехнического анализа ИС:

• Статический.

При анализе статических характеристик рассчитываются токи ветвей, напряжения ветвей, потенциалы узлов схемы, анализируются вольтамперные характеристики и исследуется влияние параметров компонентов на них. Здесь же ставится задача расчета функциональных (потребляемая мощность, нагрузочная способность, помехоустойчивость и т.п.) и тестовых (входные и выходные токи и напряжения и т.п.) параметров схемы.

• Динамический (временной анализ и анализ частотных характеристик).

При анализе динамических характеристик ИС обычно исследуют с помощью ЭВМ поведение ИС при воздействии импульсных сигналов, получают графики переходных процессов в любом узле схемы при воздействии входных сигналов произвольной формы, проводят расчет частотно-зависимых параметров ИС, обычно линейных. При анализе необходимо учитывать, что принципиальные электрические схемы ИС содержат помимо функционально необходимых компонентов большое число компонентов, отражающих паразитные связи.

Значительное место при анализе ИС занимает статистический анализ (учет разброса параметров компонентов). Статистический анализ ИС – это расчет вероятности того, что вектор Х, заданный параметрами х₁, х₂, х₃ ,…, х_n, находится в области работоспособности схемы. При статистическом расчете ИС необходимо провести:

• статистическую обработку результатов измерений или расчет параметров математических моделей компонентов;

• статистический анализ схемы;

• статистическую оптимизацию по параметрам компонентов;

• статистическую оптимизацию по тестовым нормам.

Процедура статистического расчета заканчивается выдачей документации, которая содержит принципиальную электрическую схему, номиналы и типы компонентов, статические и динамические характеристики, рекомендации по разработке топологии ИС и браковочные нормы на электрически измеряемые параметры ИС для контрольно-измерительного оборудования.

Среди перечисленных процедур наибольшие трудности для автоматизации представляет процедура синтеза структуры - разработка принципиальных электрических схем. В настоящее время в популярных системах проектирования (CADENCE, SYNOPSYS) автоматизированы процессы формирования ММС, различных видов анализа, параметрической оптимизации, статистического анализа.