Соединение с подложкой
В интегральной схеме сигнал может передаваться от одного узла к другому через подложку. Это явление называется связью подложки или шумовой связью подложки .
Стремление к снижению стоимости, более компактным печатным платам и дополнительным функциям для клиентов обеспечилостимулы для включения аналоговых функций в преимущественно цифровые МОП- интегральные схемы (ИС), образующие ИС смешанного сигнала . В этих системах скорость цифровых схем постоянно увеличивается, микросхемыстановятся более плотно упакованными, добавляются слои межсоединений и увеличивается аналоговое разрешение. Кроме того, недавний рост количества беспроводных приложений и растущий рынок ставят перед собой новый набор агрессивных целей проектирования для реализации систем смешанных сигналов. Здесь конструктор интегрирует радиочастоту (РЧ) аналоговая и цифровая схема базового диапазона на одном кристалле. Цель — сделать однокристальную радиочастоту.интегральные схемы (RFIC) на кремнии, где все блоки изготовлены на одном кристалле. Одним из преимуществ этой интеграции является низкое рассеивание мощности, что обеспечивает портативность благодаря уменьшению количества выводов корпуса и связанной с ними емкости соединительного провода. Другая причина, по которой интегрированное решение обеспечивает более низкое энергопотребление, заключается в том, что для маршрутизации высокочастотных сигналов вне кристалла часто требуется сопротивление 50 Ом. согласование импеданса , что может привести к более высокой рассеиваемой мощности. Другие преимущества включают улучшенные высокочастотные характеристики за счет уменьшения паразитных соединений между корпусами, более высокую надежность системы, меньшее количество корпусов и более высокую интеграцию радиочастотных компонентов с цифровыми схемами, совместимыми со СБИС. Фактически, однокристальный трансивер теперь стал реальностью.
Однако проектирование таких систем является сложной задачей . Существуют две основные проблемы в реализацииИС смешанного сигнала. Первой сложной задачей, специфичной для RFIC, является изготовление хороших пассивных элементов на кристалле.такие как высокодобротные индукторы . Вторая сложная задача, применимая к любой ИС со смешанными сигналами и объектуданной главы, заключается в минимизации шумовой связи между различными частями системы во избежание каких-либо сбоев в работе.системы. Другими словами, для успешной межкристальной интеграции систем смешанных сигналов необходимоШумовая связь, вызванная неидеальной изоляцией, должна быть сведена к минимуму, чтобы чувствительные аналоговые схемы и шумные цифровые схемы могут эффективно сосуществовать, и система работает правильно. Чтобы уточнить, обратите внимание, что в смешанных сигналахВ схемах могут использоваться как чувствительные аналоговые схемы, так и цифровые схемы с высокочастотными инжекторами шума.присутствуют на одном и том же чипе, что приводит к нежелательной передаче сигналов между этими двумя типами схем через проводящую подложку. Уменьшение расстояния между этими цепями, являющееся результатом постоянного масштабирования технологий (см. Закон Мура и Международная технологическая дорожная карта полупроводников ),усугубляет сцепление. Проблема серьезная, так как мешают сигналы разной природы и силы,тем самым влияя на общую производительность, которая требует более высоких тактовых частот и более высокого качества аналогового сигнала.точности.
Основная проблема шумовой связи смешанных сигналов возникает из-за быстро меняющихся цифровых сигналов. подключение к чувствительным аналоговым узлам. Еще одна существенная причина нежелательного сигналасвязь — это перекрестные помехи между самими аналоговыми узлами из-за высокочастотный/мощный аналоговыйсигналы. Одной из сред, через которую происходит шумовая связь смешанных сигналов, является подложка. Цифровые операции вызывают колебания напряжения подложки, которое распространяется через общий субстрат, вызывая изменения в потенциале субстрата чувствительных устройства в аналоговом разделе. Аналогично, в случае перекрестных помех между аналоговыми узлами сигнал может передаваться от одного узел в другой через подложку.Это явление называется связью подложки или шумовой связью подложки .
Моделирование, анализ и проверка связи смешанных сигналов
[ редактировать ]Существует обширная литература по подложкам и связи смешанных сигналов. Некоторые из наиболее распространенных тем:
- Различие между случайным шумом, присущим электронным устройствам, и детерминированным шумом, генерируемым схемами.
- Исследование физических явлений, ответственных за создание нежелательных сигналов в цифровой цепи, и механизмов их передачи в другие части системы. Подложка является наиболее распространенным механизмом связи, но также анализируются емкостная связь, взаимная индуктивность и связь через источники питания.
- Сравнение различных подходов к моделированию и методов моделирования. Существует множество возможных моделей генерации цифрового шума, схемы импеданса подложки и чувствительности (непреднамеренного) приемника. Выбранные методы существенно влияют на скорость и точность анализа.
- Методы анализа подложки и смешанных сигналов могут применяться для синтеза размещения и распределения мощности.
Ссылки
[ редактировать ]- Справочник по автоматизации проектирования электронных систем для интегральных схем , автор: Лаваньо, Мартин и Шеффер, ISBN 0-8493-3096-3 Обзор области автоматизации электронного проектирования . из главы 23 книги 2 « Шумовая связь смешанных сигналов в проектировании систем на кристалле: моделирование, анализ и проверка». Эта статья была взята с разрешения Нишата Вергезе и Макото Нагата