Detail předmětu

Metody návrhu analogových integrovaných obvodů

FEKT-MNAIAk. rok: 2010/2011

Aspekty návrhu a nároky kladené na analogové integrované obvody. Používané technologie (bipolární, CMOS a BiCMOS).
Nové obvodové principy - technika spínaných kapacit a proudů, obvody v proudovém a smíšeném módu. Moderní stavební bloky ASIC obvodů - proudové konvejory, proudové a transimpedanční zesilovače, transformační bloky. Seznámení s pokročilejšími technikami kompenzací analogových obvodů na čipech. Mikromechanické analogové integrované obvody. Cvičení na počítačích zaměřená na simulaci a návrh funkčních bloků IO. Využití pokročilých programových balíků (CADENCE)
pro procvičení komplexního návrhu analogových IO včetně topologie masek.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Vladislav Musil, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Studenti budou seznámeni s procesem návrhu analogových integrovaných obvodů. Důraz bude kladen na získání praktických dovedností (vytváření masek IO, ověřování vlastností simulačními programy).

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem je seznámit studenty s pokročilými metodami návrhu moderních analogových funkčních bloků pro integrované obvody. Budou seznámeni se složitějšími funkčními bloky, jejich návrhem, vlastnostmi a aplikacemi.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Baker, J.R.:"CMOS circuit design, layout and simulation", IEEE Press a Wiley Interscience, ISBN 0-471-70055-X, 2005 (EN)
Razavi:"Design of analog integrated circuits", McGraw-Hill, ISBN 0-07-238032-2, 2001 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-MEL , 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Roman Prokop, Ph.D.

Osnova

Dělení IO, proces návrhu ASIC obvodů, používané technické prostředky (software. Používané technologie (bipolární, CMOS, HBiCMOS).
Proudová zrcadla. Reference pro integrované obvody, napěťové i proudové. Používané typy, jejich návrh s ohledem na požadované vlastnosti. Zásady návrhu topologie referenčních obvodů.
Diferenční stupeň. Základní struktura OZ.Postup návrhu OZ, kompenzace na čipu, zásady topologického uspořádání.
Moderní trendy. Proudový a smíšený režim. Princip, vlastnosti a srovnání s klasickými postupy. Seznámení s technikou spínaných kapacit a proudů.
Proudový a napěťový opakovač. Základní prvky moderních funkčních bloků. Typy, vlastnosti a jejich návrh. Topologie.
Transkonduktanční a transimpedanční zesilovač. Struktury a jejich vlastnosti. Obvodový návrh, topologie.
Proudové a napěťové konvejory. Bloková struktura. Speciální typy konvejorů. Dělení, struktury a aplikace konvejorů. Obvodový návrh základních typů, kompenzace a optimalizace.
Operační zesilovač s proudovou zpětnou vazbou. Struktury OZ na bázi proudových konvejorů. Srovnání s klasickými strukturami OZ. Zásady při návrhu nových struktur OZ.
Spínané proudy - základní funční bloky. Převodníky. Problémy návrhu struktur se spínanými proudy. Zásady topologie bloků se spínanými proudy.
Zásady návrhu funkčních bloků pro nízká napájecí napětí. Požadavky a vlastnosti nízkonapěťových aplikací. Obvodové principy a postupy pro návrh tohoto typu integrovaných struktur.
Návrh bloků integrovaných obvodů pro vysoké kmitočty (RF). Problémy integrovaných struktur RF. Zásady topologie RF bloků.
Návrh výkonových integrovaných struktur. Problémy a zásady návrhu. Topologická pravidla. Kompenzace vlastností vázaných na výkonové prvky.
Trendy v oblasti integrovaných obvodů. Opakování

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.
Ing. Roman Prokop, Ph.D.

Osnova

Používané nástroje pro návrh IO(CADENCE, Mentor Graphics). Návrhová pravidla pro topologie čipu.
Vlastnosti technologií. Chyby způsobené technologiemi a jejich kompenzace vhodným návrhem topologie.
Proudová zrcadla. Referenční obvody pro IO. Návrh, topologie.
Diferenční pár. Operační zesilovač. Používané struktury. Návrh bloků.
Proudový a napěťový opakovač. Návrh bloků. Topologie.
Transkonduktanční a transimpedanční zesilovač. Obvodový návrh, topologie.
Proudové a napěťové konvejory. Bloková struktura. Obvodový návrh, optimalizace a topologie.
Operační zesilovač s proudovou zpětnou vazbou.
Spínané proudy - základní funční bloky. Zásady topologie bloků se spínanými proudy.
Návrh funkčních bloků pro nízká napájecí napětí
Návrh bloků integrovaných obvodů pro vysoké kmitočty (RF). Zásady topologie RF bloků.
Návrh výkonových integrovaných struktur. Topologická pravidla.
Trendy v oblasti integrovaných obvodů. Opakování