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Analog IC 难在哪里,结构?参数?版图?系统?

Analog IC 难在哪里,结构?参数?版图?系统?


网友提问: Analog IC 难在哪里，结构？参数？版图？系统？ 比如一个运算放大器，电路结构就那么几种，宽长比和偏置电流的选取照着艾伦的书，按部就班算都能调个八九不离十，版图注意的地方也就那么多，为什么有人做出来的性能巨牛逼，有人做出来的普普通通？要做好模拟IC，或者说一个小小的运放吧，最关键的是什么？？？还有模拟IC需要经验，这个经验到底是什么？是流片经验？是调电路的经验？还是看书思考后积累的心得体会？最重要的是什么？what？why？how？

请看一下论坛网友的回答：



1

最重要的是methodology。
流片经验，调谐电路经验，基础知识都是需要的，把这些东西都揉成自己的methodology，并且可以指导自己今后的电路设计，节约设计时间和成本才是大牛。
当你设计了一个放大器，就问你三个问题：
1. 你的性能指标是什么？
2. 你为什么选用这个结构？
3. 你的电路可以用在什么地方？
这就是what，why和how。
当然，每个问题的回答都体现了你这个设计师的实力。
如果你发现你回答不上来，或者自己的回答都不能令你自己满意，你就需要检讨了。
能回答好这三个问题，境界就已经达到一定层次了。
我希望看到这个帖子的朋友，都问问自己，引用本回复并跟帖，举一个自己做过的电路，并回答上述三个问题。
我们一起来讨论，共同学习和检讨自己。


2
当你知道在你设计里面每一个transistor的大小都是有原因以后，你就差不多入道了，难就难在这里。剩下就是trade off 了，在完美的取舍
版图也一样。


3
难在SPEC各个参数，成本，时间等各个限制之间折中；
有时性能最好的IC不一定卖得最好，卖不好其实对公司来说就不 是好IC。
关于经验我认为就是你拿到一个项目，你就很快就知道这个项目的关键点在哪里，那些地方容易出问题，如何避免。


4
模拟ic没证可考..本科通信, 那你本科就只学过绿皮那本模电吧? 那本书上的模电和现在的模电差别太大了, 不考研的话..我基本可以肯定你是很难再本科毕业以后找到模拟IC设计的职位的。


5
举一个例子，能做“明白”放大器够吃一辈子的，想想LNA做了几十年还有多少人在做，VGA有多少年了仍有多少人还在做，还有很多在不断研究，很多教授都 在这过程中出了名。很多公司R&D养了很多PHD在研发特定应用环境下的设计，很多涉及放大器设计。。。如果能做好放大器也就有条件做好很多模 块。基本的东西很重要，但处理的好很难，比如mismatch,power,speed,bandwidth,CMRR。。。涉及从系统结构到版图及验证 设计的方方面面，不涉足其中是很难体会的。。。模拟电路设计的“艺术”韵味更多一些，不是简单的步骤1，2，3就可以设计出一个好的模拟模块。。。再打个 比方，打乒乓球，有什么难的，打好绝不容易，打到世界冠军是真难。。。


6
难在一颗追求完美的心，不管怎么设计，电路都达不到理想的中的状态，然后就一直trade off，最后在deadline前勉强交出去了，心里还是不爽，其实电路已经满足要求了……


7
每个模拟工程师的心中都有自己的模拟电路世界，也有不同的思考方法。 我比较喜欢采用拟人的方法，将自己比作电路中的一个电子或者空穴，亦或一小段电流。从VDD开始，选择一条最近的路通往GND。有时，你会在某个地方遇到 自己的同伴，你们结伴而行。有时，你会发现道路十分狭窄，不得不选择另外的路。再有时，你会觉得前方已经没有路，但又隐约地有人推着你往前走，直到你穿过 了一堵墙之后体力大增。最终，你会离开这个迷宫，也有可能在这个迷宫中不断循环。你可能会变成一股能量耗散在稀薄的空气中，也有可能变成一点光。而大多数 时候，你可能突然之间就离开了这个迷宫，觉得自身的力量无限庞大，可以穿过任何一堵墙，所有的障碍都可以无视，辐射到宇宙。
所以模拟电路就像人生，既复杂又简单！


8
个人觉得模拟设计就是要在不同的性能之间进行折中。不同的应用环境、不同的性能指标，结构、参数都要变化。至于整体、系统的自己完全不懂，期待大牛指点迷津。


9
回复：#1
个人觉得methodology只是入门必备。那三个问题比较有意思：
1. 你的性能指标是什么？--最基本的设计出发点，稍微做过几个设计的应该都会注意到自己设计的目标；
2. 你为什么选用这个结构？--可以作回答的不少，至于回答本身仁者见仁智者见智，没有“正确”与否，反映设计者认知水平；
3. 你的电路可以用在什么地方？--开放性问题，不可能穷举，可以用的但不见得用得恰当
没有具体着才是最高着，遇什么难题都可以处理比较得当，每一个新设计都比过去的设计更好，所以模拟设计更像艺术追求。
“按部就班”是入门阶段，“随心所欲”仍能“得机得势”才是比较高的境界。。。


10
如果无法也是methodology的话。。。还有什么不是呢？
methodology实际上是非常有帮助的，但是依照任何methodology，最终都会受到其限制，传世艺术哪一件是那种方法可以创造出来的。拘泥于方法的话，“成也萧何败也萧何”在所难免。
比如仿真方法，spectre,hspice是模拟电路设计常用的工具也有很多常用的设计流程，在做很多设计时都在使用，但是哪一个电路是基于那个方法而 产生的呢？带隙参考源是吗？差分电路是吗？LNA是吗？混频器是吗？LDO是吗？。。。哪一个是？只以模拟电路设计为例，如果依赖模拟器做设计，那么可以 说就已经注定了该设计者很难做出很好的设计，工具应该只是用来验证设计，设计本身应该是独立其外的，尽管没有好的方法不能保证设计调到好的状态，但也只有 在明白电路的人手里，那些方法也才能真正得发挥其应有的作用。同样的方法和流程，不同的人所做设计很多时候会天壤之别。
如果静下心来仔细回味一下自己引以自豪的设计，是否是由于某种methodology而设计出来的。当设计者有一天能找到这样的感觉时，可能会明白所讲的意思。


11
不明白为什么模拟还这么强调methodology?
个人愚见：
 首先从SPEC出发，对各个指标进行充分综合理解，选在一个合适的系统架构，并对系统中的各个元件进行正确的指标约束。所以从这个层面来说，系统架构才是模拟设计的重点。
具体到设计某种指标的运放来说，那都不算个什么事.除非你是做高精尖元器件的。大多数系统其实系统架构选择才是重点难点。


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我以前做过一个放大器，采用不同的结构都尝试过
1，性能指标单位增益带宽150Mhz，增益60dB
2，采用两级运放，自给差分折叠型共源共栅，电流镜模式放大器，这三种结构中：两级运放增益比较容易，GB需要对输入级跨导要求较高，而相位裕度对输出级 跨导要求高，这与输出级增益矛盾；折叠式共源共栅结构增益实现也较容易，GB和两级运放要求一样，然而由于输出阻抗较大，又不受相位裕度的影响，功耗可以 降低；电流镜模式放大器GB对输入级跨导要求较低，但会提高输出级电流，对提高增益又困难，另外镜像极点有可能影响相位裕度，所以电流镜输出比不宜过高。
3，至于可以用到什么地方，对于外部放大器来说性能参数不够，因此不适合；而对于内部放大器（结构内），不同结构放大器有着不同的共模输入范围要求，比如 误差放大器，对于一个放大器来说对交流的放大能力应该按其指标适合各个场合，但是对于不同的结构电路，对运放都有着不同的直流偏置。


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