峰值检测器芯片设计

1、峰值检测器芯片设计峰值检测器芯片设计峰值检测器峰值检测器峰值检测峰值检测在新的峰值到来时在新的峰值到来时, ,检测信号检测信号的峰值。的峰值。在峰值下降时在峰值下降时, ,保持峰值。保持峰值。检测下一个峰值前复位。检测下一个峰值前复位。应用应用仪器、仪表、自动化等仪器、仪表、自动化等家用电器、多媒体、报警器等家用电器、多媒体、报警器等雷达、激光制导等雷达、激光制导等目前的技术及应用目前的技术及应用Pk445chip 性能参数性能参数峰值范围峰值范围: 0V-5v工作电源工作电源: VDD +5 v VSS-5v参考电源参考电源: Vrfe +5 v功耗功耗 : 2 mw精度精度: 5mv适应温

2、度适应温度: 0 度度-75 度度 (商用商用)Pk445chip 工艺工艺 BISCMOS06 BISCMOS06 微米微米 DPTM DPTM 双层多晶三层金属双层多晶三层金属 设计规则设计规则 15 15 层掩膜层掩膜 19 19 次光刻次光刻 数字模拟混合信号电路工艺数字模拟混合信号电路工艺 触孔与互连触孔与互连CIC CIC 设计工具设计工具Cadence Composer原理图设计输入原理图设计输入 适用模拟数模混合电路设计适用模拟数模混合电路设计Cadence Spectre电路模拟电路模拟 适用电路模拟适用电路模拟 Cadence Viruoso 编辑版图编辑编辑版图编辑 版图

3、设计工具版图设计工具Cadence DIVA版图验证版图验证 适用适用 CIC 版图验证版图验证Cadence AHDL 语言语言 适用适用 CIC 功能仿真功能仿真CIC CIC 设计流程设计流程设计规划建库原理图输入电路仿真TOPcell 版图验证输出 GDSII细胞模块版图制掩膜流片封装测试Pk445chip 设计库设计库design.tf 工艺文件、工艺文件、display.drf 显示文件、显示文件、 cds.lib 库文件库文件spectreLib.scs 仿真模型库仿真模型库Design 工艺库工艺库LSW 图层运用图层运用 工艺层工艺层 设计层设计层1. 系统层系统层PK445

4、 峰值检测器电路设计峰值检测器电路设计PK445chip顶层电路设计顶层电路设计Amplifier运算放大器设计运算放大器设计Control控制器设计控制器设计PK445 峰值检测器电路峰值检测器电路l PK445chip 带反馈的闭环峰值检测电带反馈的闭环峰值检测电路；路；l运算放大器运算放大器 Ampv1 可提快速充放电电可提快速充放电电流；流；l运算放大器运算放大器 Ampv2 为电压缓冲器，与为电压缓冲器，与电阻电阻 R 引入反馈回路；引入反馈回路；l D1构成构成开关；开关；lD2 是控制电容充放电通路的开关；是控制电容充放电通路的开关； Ca 为电容存储器；为电容存储器；l测量控制

5、器测量控制器 ControlvControlv及测量开关管及测量开关管M0M0组成控制电路控制峰值检测复位；组成控制电路控制峰值检测复位；lvinput vinput 信号输入口，信号输入口， V1 V1 反馈输入口；反馈输入口；lin1 in1 同步信号同步信号,in2 ,in2 测量时钟；测量时钟；lvref1 vref2 vref1 vref2 参考恒流源；参考恒流源；lvcop vcop 输出；输出；l电源电源 VDD VSSVDD VSSPK445 峰值检测电路工作原理峰值检测电路工作原理电压缓冲电压缓冲作用作用复位：复位：in1 同步信号和同步信号和in2 测量时钟高电平时峰值检测

6、复位，测量时钟高电平时峰值检测复位，电容电容 C 提供放电通路；提供放电通路；峰值检测器电路模拟峰值检测器电路模拟仿真环境仿真环境仿真平台仿真平台传输波形传输波形运算放大器电路设计运算放大器电路设计输入输出两级构成输入输出两级构成差分输入级差分输入级 基本的差分输入放大基本的差分输入放大 双极型晶体管恒流源双极型晶体管恒流源 双端输入，单端输出。双端输入，单端输出。 差分对与电流镜差分对与电流镜 大尺寸大尺寸 MOS 。输出级输出级 甲类放大器。甲类放大器。 R C 反馈网络频率补尝反馈网络频率补尝运算放大器性能参数要求运算放大器性能参数要求l直流参数直流参数输入失调电压输入失调电压(1-20

7、) mv(1-20) mv共模电压输入范围共模电压输入范围(1-20) mv输出动态范围输出动态范围 0-5Vl交流参数交流参数开环增益开环增益 1000010000电压动态范围电压动态范围 0.5-4.5V0.5-4.5V开环响应开环响应 100MH100MH（ 0.1db0.1db）闭环频率特性仿真闭环频率特性仿真(-3 分贝）分贝）10MHMH共模抑制比（共模抑制比（ CMRR CMRR ） 80db80db电源电压抑制比（电源电压抑制比（ PSRR ） 80db控制器电路设计控制器电路设计逻辑电路，测试信逻辑电路，测试信号号 In1,复位信号复位信号 in2 。测试信号测试信号 In1

8、 ，复位，复位信号信号 in2 为高电为高电平平,M8 导通，电容放导通，电容放电。电。PK445 峰值检测器版图设计峰值检测器版图设计版图设计规则版图设计规则版图设计原则版图设计原则版图设计图层运用版图设计图层运用运算放大器版图设计运算放大器版图设计控制器版图设计控制器版图设计二极管及输出二极管及输出 MOS 管版图设计管版图设计电阻电容版图设计电阻电容版图设计顶层版图设计顶层版图设计版图设计规则版图设计规则版图设计原则版图设计原则 匹配设计匹配设计 抗干扰设计抗干扰设计 抗寄生效应抗寄生效应 可靠性可靠性匹配设计匹配设计 失配失配-集成电路设计的预期与芯片实测结果的误差集成电路设计的预期与

9、芯片实测结果的误差 归一化的失配定义：归一化的失配定义： 集成电路的精度和性能取决于元器件的匹配精度集成电路的精度和性能取决于元器件的匹配精度 与版图设计和工艺有关与版图设计和工艺有关匹配规则匹配规则布局布线保持对称性布局布线保持对称性器件的方向、位置保器件的方向、位置保持对称性持对称性增加虚拟版图保持对增加虚拟版图保持对称性称性共中心保持对称性共中心保持对称性MOS 采用叉指结构采用叉指结构抗干扰设计抗干扰设计数字模拟的版图合理数字模拟的版图合理布局布局模拟和数字的电源分离模拟和数字的电源分离模拟电路和数字电路分开模拟电路和数字电路分开总线分开不交叉总线分开不交叉加入屏蔽环加入屏蔽环敏感电路

10、加屏蔽环敏感电路加屏蔽环敏感信号线加屏蔽环敏感信号线加屏蔽环采用电源滤波采用电源滤波在片内片外加滤波电容在片内片外加滤波电容电源规划电源规划遏制干扰的产生遏制干扰的产生阻止干扰的传递阻止干扰的传递抗寄生效应抗寄生效应避免门闩避免门闩-向上的效应向上的效应可靠性设计避免天线效应避免天线效应ESD ESD 保护保护运算放大器版图设计运算放大器版图设计MOS MOS 大尺寸大尺寸自动生成自动生成完全对称完全对称叉指结构叉指结构控制器版图设计控制器版图设计对称对称等高等高其它器件其它器件开关管开关管 M8 电阻电阻 R 电容电容 C最高的版图设计最高的版图设计全芯片尺全芯片尺 218X1909 个填补

11、个填补,填补的图填补的图层结构。层结构。3 个测试单元个测试单元对称对称路径连线路径连线防止天线效应防止天线效应版图验证版图验证DRC设计规设计规则检查则检查EXT版图提版图提取取LVS版图原版图原理图一致性理图一致性检查检查DRC 规则检查规则检查DRC 操作步骤DRC 命令文件EXT 提取版图网表提取版图网表提取版图网表步骤提取版图视图提取命令文件版图与原理图一致性 LVS 检查LVS 操作步骤LVS 命令文件输出数据输出数据 CIF CIF 与与 GDSIIGDSII 9 inv;L LL0;L nw;P 2400 3900 0 3900 0 0 2400 0;L pdiff;P 2200 3100 600 3100 600 300 2200 300;L 牛牛;P 1200-2700 600-2700 600-3300 1200- 3300;P 1200-100 600-100 600-700 1200-700;P 1200 4100 600 4100 600 3500 1200 3500;P 2100-1200 700-1200 700-2200 2100-2200;P 2100 3000 700 3000 700 400 2100 400; CIF CIF 文件例子文件例子设计实验报告设计实验报告峰值检测器概况峰值检测器概况