Отличия в проектировании аналоговых сф-блоков и заказных сбис

Разработка аналоговых СФ-блоков для "микросистем" имеет много общих этапов с разработкой обычных аналоговых микросхем. Так маршрут проектирования основывается на анализе завершенных ранее проектов и решающую роль в принятии решений имеет расчет-прогноз параметров устройства. Самый трудный этап – это совместная параметрическая оптимизация электрической схемы и топологии.

Существует ряд принципиальных отличий маршрута проектирования СФ-блоков от маршрута проектирования заказных микросхем:

– Нет возможности выбора технологии. Наоборот, СФ-блок разрабатывается под заданный техпроцесс.

– Поскольку реальное окружение СФ-блока в составе МС будет меняться, то невозможно подготовить реальную модель помех.

– Необходимо обеспечить запас помехоустойчивости.

– Так как производственной основой МС являются КМОП-техпроцессы с субмикронными размерами, то разброс параметров элементов резко увеличивается.

– Статистическое моделирование блока с учетом разброса технологических параметров становится обязательным этапом.

– Еще одним обязательным этапом является разработка поведенческой модели с использованием языка высокого уровня (Verilog-AMS, VHDL).

– Аттестация СФ-блока и измерение его параметров в условиях, близких к условиям на кристалле МС, требуют разработки специального тестового кристалла со встроенными средствами контроля.

Глава 6. Синхронизация и связность сигналов

в микросистемах

Не существует единственного и универсального метода обеспечения связности сигналов. Для каждого набора требований к сигналам системы и условиям их реализации составляется свой набор средств борьбы с помехами и неоднородностями в элементах. На каждом этапе проекта используются свои средства обеспечения связности сигналов, и все этапы влияют на этот процесс. Детально проблемы шумов и искажения сигналов рассмотрены в главе 4.

Обеспечение синхронизации сигналов на этапе системного проектирования

При составлении архитектурного плана МС предпочтение должно отдаваться вариантам, в которых не требуется передавать высокочастотные сигналы одновременно в несколько блоков. Выгодно использовать конвейерную последовательную обработку и асинхронный протокол передачи данных. Для понижения частоты системного синхросигнала эффективно использование локальных подсистем синхронизации в каждом большом блоке.

Подготовка спецификаций на сигналы должна проводиться с учетом воздействия дестабилизирующих факторов. Для цифровых блоков – это технологическая воспроизводимость и кратковременная нестабильность задержек вентилей. Для аналоговых блоков – изменение соотношения сигнал/шум.

Требования к задержкам и длительностям фронтов импульсов должны включать как максимальные, так и минимальные допустимые значения. Без необходимости не следует увеличивать быстродействие отдельных блоков и цепей, так как это только увеличивает потребляемую мощность и создает дополнительные помехи в системе.

Длинные связи между блоками объединяются в шины. Помехоустойчивость связей зависит от энергии сигналов и уровня помех. Уровень перекрестных помех в шинах можно снизить, уменьшая логический перепад. Энергию сигнала можно увеличить, используя низкоомные нагрузки. Наилучшее качество сигналов достигается в согласованных линиях связи, в которых сопротивление нагрузки совпадает с волновым сопротивлением линии. Однако трудно создать линию связи с малыми потерями и волновым сопротивлением более 100 Ом. При разумной мощности драйверов (не более 1 мВт) логический перепад в согласованной линии будет очень мал. В согласованной линии связи на кристалле может быть использован один токовый драйвер и только один трансимпедансный входной усилитель. Но и в тех случаях, когда согласование источников и приемников сигнала с линией не достигается, низкоомные (менее 1 кОм) нагрузки значительно повышают помехоустойчивость линий связи.