1. Введение.

Актуальность работы.

Современный рынок аналоговых схем характеризуется постоянным увеличением количества транзисторов на одном кристалле. Использование субмикронных технологий приводит к постоянному усложнению правил проектирования, которые зачастую являются многокритериальными, что ведет к неизбежному увеличению стоимости и времени проектирования. В тоже время для достижения конкурентоспособности изделий эти характеристики необходимо уменьшать. Для преодоления перечисленных выше противоречивых требований необходима разработка высокоэффективных систем автоматизированного проектирования аналоговых схем.

Разрабатываются различные подходы к решению этой проблемы, одним из которых является создание библиотек параметризованных ячеек. Этот метод хорошо освоен для цифровой схемотехники, которая сейчас почти во всех проектах создается с помощью САПР.

В настоящее время большинство предприятий предоставляет библиотеки только стандартных аналоговых элементов, таких как транзисторы, резисторы, конденсаторы и т.д. Разработка библиотеки элементов более высокого уровня, таких как «дифференциальные пары», «токовые зеркала», «аналоговые ключи», «матрицы конденсаторов» является очень актуальной на сегодняшний день. На основе этих ячеек строятся базовые СФ-блоки цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, которые являются одними из наиболее сложных для проектирования. Использование такой библиотеки сократит ошибки, связанные с человеческим фактором, гарантирует работоспособность элементов, а главное позволит сократить сроки разработки и снизить стоимость проекта.

Цель и краткое содержание поставленных задач.

Целью данной работы является разработка методики проектирования параметризованных аналоговых ячеек, исследование, разработка и применение параметризованных аналоговых ячеек в составе библиотеки базовых аналоговых и сложно – функциональных блоков.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Исследование правил проектирования блоков, элементов защиты от паразитных структур для получения топологии аналоговых ячеек второго уровня.

2. Проектирование и применение параметризованных аналоговых ячеек в составе библиотеки базовых аналоговых и сложно – функциональных блоков.

3. Разработка методики проектирования параметризованных аналоговых ячеек второго уровня.

Научная новизна.

1. Предложена методика проектирования высокоточной топологии параметризованных аналоговых ячеек второго уровня.

2. Разработаны высокоточные параметризованные элементы в составе библиотеки аналоговых СФ-блоков, такие как матрица согласованных конденсаторов с соотношением 1:1, матрица согласованных конденсаторов с произвольным количеством согласованных конденсаторов, аналоговые ключи n и p типа проводимости без и с компенсацией инжекции заряда, комплементарные аналоговые ключи n и p типа проводимости без и с компенсацией инжекции заряда и резистивные матрицы на основе транзисторов.

Значение ожидаемых результатов.

Ожидаемые результаты представляют большое значение для развития методов и способов автоматизированного проектирования аналоговых ячеек. Также, ожидается, что полученные элементы будут использоваться в ряде высокоточных схем, что придает экономическую ценность данным результатам. На базе полученных результатов будут разрабатываться, и исследоваться новые параметризованные аналоговые ячейки.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, выносимых на защиту положений, основной части, заключения и списка литературы. Основная часть состоит из трех глав.

Первая глава посвящена литературному обзору по теме библиотеки параметризованных аналоговых ячеек. В ней рассмотрены существующие решения автоматизированного проектирования аналоговых элементов и выбран наиболее подходящий подход для реализации поставленной цели. Описаны правила физического проектирования для получения высокоточных схем. Рассмотрены особенности языка программирования SKILL.

Вторая глава посвящена разработке параметризованных аналоговых ячеек. Рассмотрен маршрут проектирования элементарных аналоговых ячеек, таких как транзисторы, резисторы, конденсаторы. Описано проектирование параметризованных ячеек второго уровня с учетом паразитных эффектов на примере матрицы согласованных конденсаторов и аналоговых ключей. Рассмотрены способы задания изменяемых параметров и их ограничений. Проработана методика проектирования параметризованных аналоговых ячеек второго уровня.

Третья глава посвящена применению готовых параметризованных аналоговых ячеек в составе СФ – блоков. Нами рассматриваются такие блоки, как компаратор, операционный усилитель и устройство выборки и хранения (УВХ). Выявлены достоинства и недостатки построения блоков, используя созданные нами готовые параметризованные ячейки второго уровня.