1 / 43

补充内容

补充内容. 浙大微电子 韩雁 2013.4. 内容. Testbench 工艺离散性的克服 电阻离散的影响 电容离散的影响 频率离散的校正 模拟 IC 低功耗设计技术. Testbench. 设计模块： test=~a|b&c;. Testbench 更像一个激励的产生器 , 对所设计的输入管脚产生相应的输入值（ 0 或者 1 ）系列，也叫“测试矢量”，通过观察输出值来评估设计的正确性。 Testbench 的工作就是把这些不同的输入值（测试矢量）加载到所设计的电路中。. Testbench 生成方式.

fisk
Download Presentation

补充内容

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 补充内容 浙大微电子 韩雁 2013.4 浙大微电子

  2. 内容 • Testbench • 工艺离散性的克服 • 电阻离散的影响 • 电容离散的影响 • 频率离散的校正 • 模拟IC低功耗设计技术 浙大微电子

  3. Testbench 设计模块：test=~a|b&c; Testbench更像一个激励的产生器,对所设计的输入管脚产生相应的输入值（0或者1）系列，也叫“测试矢量”，通过观察输出值来评估设计的正确性。Testbench 的工作就是把这些不同的输入值（测试矢量）加载到所设计的电路中。 浙大微电子

  4. Testbench生成方式 1.MaxplusII里面，画高低电平形成testbench。 2.Modelsim里面，按照一定规则写testbench。 浙大微电子

  5. 画testbench 设计模块：test=~a|b&c; 输出结果 浙大微电子

  6. 写testbench 设计模块：test=~a|b&c; `timescale 1ns/10ps module top_test(); reg a_test, b_test, c_test; test test (.a(a_test), .b(b_test), .c(c_test), .test(test_out)); //调用设计模块 initial begin a_test=0; b_test=0;c_test=0; //初始化 #(100) begin a_test=0; b_test=0;c_test=1;end //每100ns赋值一次 #(100) begin a_test=0; b_test=1;c_test=0;end #(100) begin a_test=0; b_test=1;c_test=1;end #(100) begin a_test=1; b_test=0;c_test=0;end #(100) begin a_test=1; b_test=0;c_test=1;end #(100) begin a_test=1; b_test=1;c_test=0;end #(100) begin a_test=1; b_test=1;c_test=1;end #(100) $stop; end endmodule 浙大微电子

  7. 编写testbench规则 1.定义仿真步长和仿真精度 `timescale 1ns/10ps 2. 定义模块 ,不需要输入输出端口列表，因为testbench只是产生激励它本身没有输入输出。 module top_test(); …… endmodule 3.定义变量类型 • 将与待测模块（DUT, Design Under Test）输入相连的信号 定义为reg类型。 reg a_test, b_test, c_test; • 将与DUT输出相连的信号定义为wire类型,单比特的输出信号可以 不定义，默认就是1 bit 的wire 类型信号。 wire out_signal1, out_signal2,…., out_signalN; 空的 浙大微电子

  8. 编写testbench规则 4.实例化DUT DUT_Module_Name DUT_Instance_Name（input1,input 2,…,output1）; 5. 初始化reg类型信号 initial begin clk=0; in_signal1=0； ……  //在这里添加其他reg类型变量的初始化值 end 6.产生特定频率的时钟 always #10 clk=~clk; //产生一个周期为20ns的时钟 名称可以一样 浙大微电子

  9. 编写testbench规则 8.产生输入信号 initial //initial块是并行执行 begin #100 en=1; //仿真开始100ns后 en赋值为1 # 200 in_signal1=1；//再过200ns ，in_signal1赋为1 ……  # 10000000 $stop； //仿真停止,$finish为仿真结束 end 浙大微电子

  10. Testbench扩展：常用系统函数 1.显示仿真结果文件中的内容： $display 2.读取文本数据函数：$readmemh(16进制), $readmemb(2进制) 3.打开文件：$fopen 4.将结果写入文件:$fmonitor(有变化就写), $fdisplay(固定周期写) 5. 关闭文件： $fclose 6.导出VCD格式数据 （VCD是一种记录仿真中信号跳变的数据格式，主要用作功耗分析）： $dumpfile 7.控制仿真时间： $finish(结束)， $stop（暂停） 8.读入SDF文件（一种记录门电路各节点延迟的文件，主要用作时序仿真）： $sdf_annotate 浙大微电子

  11. 内容 • Testbench • 工艺离散性的克服 • 电阻离散的影响 • 电容离散的影响 • 频率离散的校正 • 模拟IC低功耗设计技术 浙大微电子

  12. 电阻离散性的克服 R=T/C 开关电容电路的主要优点: (1)与CMOS工艺的兼容性 (2)时间常数的高精确性 (3)电压的高线性 (4)良好的温度特性 开关电容电路的主要缺点: (1)时钟馈通（MOS管的栅控时钟信号通过Cgs, Cgd影响源漏电压的现象） (2)需要无交叠时钟信号 (3)要求信号带宽比时钟频率小 浙大微电子

  13. 电容的离散性 充电开关管 电容充电电流 放电开关管 充放电电容 电容放电MOS管 浙大微电子

  14. VDD=5V， Temp=27℃，电容C在tt工艺角下 右图曲线从上往下分别是MOS管在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为1.96%~ -1.42%。 注：图中的C是Corner的缩写，不是电容C。 浙大微电子

  15. VDD=5V， Temp=27℃，电容C在ff工艺角下 右图曲线从上往下分别是MOS管在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为1.92%~ -1.40%。 浙大微电子

  16. VDD=5V， Temp=27℃，电容C在ss工艺角下 右图曲线从上往下分别是MOS管在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为2.00%~ -1.42%。 浙大微电子

  17. VDD=5V， Temp=27℃，MOS管在tt工艺角下 右图曲线从上往下分别是电容C在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为15.24%~ -11.70%。 浙大微电子

  18. VDD=5V， Temp=27℃，MOS管在ff工艺角下 右图曲线从上往下分别是电容C在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为15.22%~ -11.63%。 浙大微电子

  19. VDD=5V， Temp=27℃，MOS管在ss工艺角下 右图曲线从上往下分别是电容C在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为15.29%~ -11.70%。 浙大微电子

  20. VDD=5V， Temp=27℃，理想电流源 右图曲线从上往下分别是电容C和MOS管同时在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为17.45%~ -12.95%。 浙大微电子

  21. 结论 • 电容在0.5um CMOS工艺中的波动对信号频率的最大影响为15.29%~-11.70% • MOS管在0.5um CMOS工艺中的波动对信号频率的最大影响为2.00%~-1.42%。 浙大微电子

  22. 如何减小工艺波动对频率的影响？ 1.修调 • 芯片设计时增加一定比例的电容或者电阻，流片结束后，根据芯片频率的测试结果选择烧断不同组合的电阻或者电容的连线，使频率趋于一致。 • 芯片设计时增加一定比例的恒流源MOS管，流片结束后，根据芯片频率的测试结果选择烧断不同组合的MOS管连线，改变恒流源电流大小。 2.采用无电容的振荡结构 浙大微电子

  23. 修调 增加的修调管与M12并联，流片后通过烧断管子减小充电电流修调频率 接PAD 充电 放电 • 修调可以采用fuse 结构烧断相应的连接线来实现，因此需要引出PAD。芯片封装后在PAD上接电源或地烧断fuse。 • 由于PAD有较大的寄生电容，要充分考虑该寄生电容对原电路的影响。还要考虑未烧断的fuse过细的连接线对正常电流的容量问题。 浙大微电子

  24. PAD寄生电容的影响 浙大微电子

  25. 采用无电容的振荡结构 Kai Zhu等人在2010年集成电路设计顶级会议 VLSI上提出一种仅由MOS管组成的振荡电路。 Kai Zhu et.al, A Sub-1μA Low-Power FSK Modulator for Biomedical Sensor Circuits,2010 IEEE Annual Symposium on VLSI 浙大微电子

  26. 环振电路振荡频率跟偏置电流关系 线性关系 由于尾电流做不到非常之小，所以该电路振荡频率做不到太低 当尾电流被拿掉之后（或=0），就是RF常用的普通环振电路 Kai Zhu et.al, A Sub-1μA Low-Power FSK Modulator for Biomedical Sensor Circuits,2010 IEEE Annual Symposium on VLSI 浙大微电子

  27. FSK振荡电路 利用偏置电流跟振荡频率的线性关系，通过待 调制数据改变偏置电流大小来得到不同的频率， 以此来产生FSK信号。 大家仿真的FSK调制 电路也是来自这篇文章。 Kai Zhu et.al, A Sub-1μA Low-Power FSK Modulator for Biomedical Sensor Circuits,2010 IEEE Annual Symposium on VLSI 浙大微电子

  28. VDD=5V， Temp=27℃ 右图曲线从上往下分别是MOS管在ff，tt，ss工艺脚下的振荡频率。 频率偏差为 1.40%~-1.79% 浙大微电子

  29. 内容 • Testbench • 工艺离散性的克服 • 电阻离散的影响 • 电容离散的影响 • 频率离散的校正 • 模拟IC低功耗设计技术 浙大微电子

  30. 数字电路工作区 Vout 1.2 V 1 0.6 V Vin 模拟电路工作区 Vout 0 0 1 Vin 模拟IC低功耗设计有效方法--亚阈值IC • MOS管工作在亚阈值状态: VGS= 0.6 V < Vth = 0.68 V Vout C类反相器 0.6V Vin 浙大微电子

  31. 亚阈值区IC 受工艺涨落影响显著 考查：不同工艺角对该放大器性能的影响（Vth=0.68V） 浙大微电子

  32. 提出一种抗工艺涨落方法（申报专利） PMOS体电位调制电路 NMOS体电位调制电路， 采用“感应反馈”环路 形成负反馈， 减弱工艺涨落的不利影响 其中 是MOS管的源体电压， 是 =0时阈值电压， 费米势 浙大微电子

  33. 引入体电位调制技术后偏差明显减小 表1：不同工艺角下亚阈值反向器性能偏差情况 浙大微电子

  34. 代价 引入了额外的 高电平VDDH 低电平GNDL 浙大微电子

  35. 若不引入额外负电平情况下 浙大微电子

  36. 既不增加负电平也不增加正电平情况 浙大微电子

  37. 不同工艺角下反相器性能最大偏差汇总 浙大微电子

  38. 在18bit 高性能音频Σ-ΔADC中的应用 -模数转换器的结构框图 -调制器是 ADC 模拟部分主要的功能模块和功耗模块 浙大微电子

  39. 2-1级联结构调制器 浙大微电子

  40. 非亚阈值与亚阈值电路性能及功耗对比0.13 CMOSMixed-Signal （不带体电位调制） 浙大微电子

  41. 亚阈值下有体电位调制和无调制的对比 浙大微电子

  42. 带体电位调制的亚阈值低功耗电路的进步 浙大微电子

  43. THE END 浙大微电子

More Related