Методы и средства проектирования аналого-цифровых базовых матричных кристаллов и микроэлектронных устройств на их основе

• Автор: Полевиков, Валерий Викторович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение

Глава 1. Анализ конструктивных особенностей аналоговых и

аналого цифровыхБМК

1.1. Введение.

1.2. Анализ конструсгивньх особенностей аналоговых БМК

1.3. Анализ конструктивных особенностей аналого цифровых БМК

Выводы.

Постановка задачи

Глава 2. Комплексная функция аналого цифрового микроэлектронного

устройства.
2.1. Введение.
2.2. Элементарная функция усиления
2.3. Элементарная аналоговая функция сравнения
2.4. Комплексная функция коммутации.
2.5. Функции управления и хранения
2.6. Элементарная функция эталонов
2.7. Комплексная функция преобразования.
2.7.1. Цифроаналоговые преобразователи.
2.7.2. Аналого цифровые преобразователи
2.8. Функции аналого цифровых микроэлектронных устройств
Выводы.
Глава 3. Методика разработки конструкции аналого цифровых
базовых матричных кристаллов.
3.1. Введение.
3.2. Относительный коэффициент использования функциональных элементов.
3.3. Оценка эффективности компонентного состава аналого цифровых базовых матричных кристаллов.
3.4. Анализ конструкции компонентного состава аналого цифровых базовых
матричных кристаллов
Выводы.
Глава 4. Анализ эффективности компонентного состава аналого цифровых БМК.
4.1. Введение.
4.2. Анализ способов построения аналоговых элементарных функций.
4.2.1. Анализ способов реализации элементарной функции усиления .
4.2.2. Анализ способов реализации элементарной функции сравнения
4.2.3. Анализ способов реализации элементарной функции эталонов
4.3. Анализ эффективности конструкции аналоговых компонентов БМК
4.4. Анализ эффективности конструкции цифровых компонентов БМК
Выводы.
I Глава 5. Реализация аналого цифровых устройств на основе
базовых матричных кристаллов.
5.1. Введение.
5.2. Библиотека функциональных элементов АЦ БМК.
5.2.1. Библиотека аналоговых функциональных элементов
5.2.2. Библиотека цифровых функциональных элементов
5.3. Реализация АЦ МЭУ различных типов на основе АЦ БМК.
5.4. Маршрут проектирования аналого цифровых микроэлектронных
устройств на основе аналого цифровых БМК.
Выводы.
Заключение.
Литература


Сегодня современные ПЛИС па базе цифровых вентильных матриц с конфигурационным ОЗУ фирм XILINX, ALTERA, AMTEL, ACTEL практически вытеснили цифровые БМК объёмом до тысяч вентилей (8 - ]. Вместе с тем, появившиеся в последние годы аналоговые БИС с программируемой конфигурацией (electrically programmable analog circuits (ЕРAC)) пока имеют существенные щраннчения по номенклатуре и характеристикам реализуемых на их основе аналоговых узлов АЦ МЭУ и по этой причине малопригодны для реализации на их основе законченных АЦ МЭУ [ , ]. РЭЛ. АЦ БМК в научно - технической литературе практически не затронуты. Вместе с тем определение конструкции АЦ БМК и оптимизация его элементного состава являются наиболее ответственными этапами разработки, так как реализация АЦ МЭУ на основе АЦ БМК во многом определяется конструкцией кристалла. Целью диссертации является разработка методов и средств проектирования аналого - цифровых БМК, предназначенных для реализации на их основе однотипных микроэлектронных устройств. БИС. На основе анализа схемотехнических реализаций наиболее часто используемых элементарных функций предложена методика оптимизации компонентного состава АЦ ЬМК. БМК PMI ! БМК XTIУI разработаны изготовлены и поставлены заказчикам пять типов аналого - цифровых микроэлектронных устройсгв, что в гри - четыре раза снизило массо - габаритные показатели аппаратуры и в четыре раза уменьшило её конечную стоимость. Глава 1. Реализация специализированных аналого - цифровых электронных устройств в виде БИС позволяет улучшить технические характеристики приборов по сравнению с аналогичными устройствами на основе гибридных ИС и устройствами на основе дискретных элементов. Для повышения экономических показателей разрабатываемых БИС и сокращения сроков их разработки и производства применяются базовые матричные кристаллы. В качестве инструмента для реализации аналоговых узлов РЭА аналоговые БМК на основе биполярной технологии применяются с конца - х годов (табл. Примерами таких БМК служат кристаллы описанные в литературе [, ]. Таблица 1. И2Я - логику. Конструктивной особенностью аналоговых БМК этого класса являлось отсутствие комплиментарных (парных) прп/рпр транзисторов. Значения граничной частоты/, для получаемых на основе этой технологии боковых рпр-транзисторов, составляют примерно % от граничных частот прп - приборов []. Рассмотренные выше АЦ БМК были в основном ориентированы на реализацию функциональных узлов широкого применения, однако были и исключения. Фирмами Raytheon Со. А с напряжениями питания не менее В (Genesis ), и полевые транзисторы с управляющим р - п переходом (RFA). На другом «краю» применений БМК находится комплиментарный биполярный кристалл, разработанный фирмой AT&T на основе прп -транзисторов с граничной частотой/ не менее 4ГТц и рпр - транзистора с/ не менее 2,5 ГГц [], предназначенный для реализации высокочастотных аналого - цифровых микроэлектронных устройств. Основным функциональным элементом для подобных разработок являлся двухкаскадный операционный усилитель ( ОУ) с временем установления не более 1 НС. Работы по созданию аналоговых БМК ведутся и у нас в стране. Например в НИИ Технологии и Автоматизации производства, разработаны БМК типа БА1Н4 (рис. БА2Н4 (рис. Кристаллы предназначены для реализации ИС, осуществляющих однотипную обработку сигналом: усиление, линейное формирование или фильтрацию, нелинейное формирование с помощью компаратора и, возможно, простое аналого - цифровое преобразование. Сравнительные характеристики аналоговых БМК БА1Н4 и БА2Н4 приведены в табл. Таблица 1. Рис. Рис. Особенное мощных при область его симметричж транзисторог усилителей аналого - цін базового прп отмечается. M иия. FB фирмы Micro Linear строится на основе • чеек и оптимизирована для реализации следующих оров напряжения, операционных усилителей, напряжения, генераторов различного типа, токовых ! Л [. КМОП те>. МОП транэ резисторы и I этого криста. Рис. КМОП БМК, описанный в [ раз] яботан на основе КМОП ячеек с добавлением рпр 'сзн горов. Общий вид АЦ БМК приведён на рис. НИ:. ПЄ. ЦАП, АЦП, аналоговые ключи.