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专业论述

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楼主: hrg13579
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zyj9490 发表于 2016-7-1 00:04
设计IC的不一定是电子工程师,现在都是用的CAD,都是抽模块,填写一些模块属性,软件自动画出寄成器级的 ...

不做底层细节设计?那是做不出好电路的!当然,中国的IC设计嘛,还能说得过去的。不过,IC市场都是国际化了,不做底层细节的设计,就做不出来世界水平的IC来!

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nstel| | 2016-7-1 10:56 | 只看该作者
xukun977 发表于 2016-6-30 17:38
下图是个简单的CMOS带隙电路原理图,输出电压低于1V。

设计巧妙,可靠性不怎么样。实用价值不大!

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xukun977| | 2016-7-1 11:14 | 只看该作者
nstel 发表于 2016-7-1 10:56
设计巧妙,可靠性不怎么样。实用价值不大!

低压IC,一般都是此结构,
N多芯片用,用了N多 年,不叫实用价值?

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122013137| | 2016-7-1 11:27 | 只看该作者
xukun977 发表于 2016-6-30 17:38
下图是个简单的CMOS带隙电路原理图,输出电压低于1V。

什么工艺下的设计,100个二极管 多大面积

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xukun977| | 2016-7-1 11:38 | 只看该作者
122013137 发表于 2016-7-1 11:27
什么工艺下的设计,100个二极管 多大面积

标准CMOS工艺都可以做。三极管接成二极管形式。对于芯片,相对电阻电容而言,管子不值钱!
别看管子多,此模块工作电流才几个uA.前沿技术做到nA级别了都。

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zyj9490| | 2016-7-1 11:42 | 只看该作者
nstel 发表于 2016-7-1 10:53
不做底层细节设计?那是做不出好电路的!当然,中国的IC设计嘛,还能说得过去的。不过,IC市场都是国际化 ...

这叫做模块复用,IP,当今就没几家做模块IP,如ARM的客人有几家做呢?

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nstel| | 2016-7-1 11:57 | 只看该作者
zyj9490 发表于 2016-7-1 11:42
这叫做模块复用,IP,当今就没几家做模块IP,如ARM的客人有几家做呢?

为嘛ST的一统天下?ST的不做底层设计能行吗?ADI的货为嘛卖高价?

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zyj9490| | 2016-7-1 12:26 | 只看该作者
本帖最后由 zyj9490 于 2016-7-1 12:28 编辑
nstel 发表于 2016-7-1 11:57
为嘛ST的一统天下?ST的不做底层设计能行吗?ADI的货为嘛卖高价?

我说的是人。每家公司有各有长处,内核ST不做ARM核,只不过外部接口而已。

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zyj9490| | 2016-7-1 12:31 | 只看该作者
xuplastic 发表于 2016-7-1 10:44
说画版图,那肯定是模拟工程师了,数字系统又是另一套说法了

怎么说呢,这个东西很较真的,我可以举个例 ...

我是指根据电子学理论独立解决实际问题的人,集成各个器件,不管IC,分立器件,只少他要应用电子学理论吧,抄不算。

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Jack315| | 2016-7-2 13:16 | 只看该作者
本帖最后由 Jack315 于 2016-7-2 17:48 编辑

用一个例子来说明学校里学的知识在设计工作中的应用,供 LZ 参考:









下面是符合要求的一个设计:



计算上述结果的 Excel 表格:

分压电路计算.rar (8.89 KB)



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31
Jack315| | 2016-7-2 14:00 | 只看该作者
本帖最后由 Jack315 于 2016-7-2 18:06 编辑

这是上楼例子的 PDF 文档:

分压电路设计.pdf (154.03 KB)

事实上,对于这样的简单电路,我们凭直觉也能进行设计。
如通过简单计算,可能会得到这样的设计 R1 = 3K±5%, R2 = 2K±5%,VCC = 5V±5%。
在这种情况下,在实验室做 5~10 个样品,输出电压很可能都在要求范围内,也不会有可靠性的问题。
但在批量生产时,这种直觉设计的问题就会显现出来:会有一定比例的产品其输出电压值会超出要求的范围。

对于稍微复杂一点的电路,没有这样的设计过程,
大概率地会是低质量的设计(在批量生产中得到体现),甚至有可能存在可靠性的问题,
尤其是大功率、高电压、大电流的产品。

所以,关键是学校里学的知识要不要用,以及如何用的问题。
要想成为优秀的工程师,设计出高质量、高可靠性的产品,学校里学的知识不仅要会,还得温故知新。

个人观点,供 LZ 参考。

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32
xukun977| | 2016-7-2 14:53 | 只看该作者
晕倒,直接看不懂。

用电路分析基础中的知识确定R1,R2方法很简单实用。
分压电路传递函数为T=R2/(R1+R2),
则两电阻相对灵敏度为T1=-R1/(R1+R2),T2=R1/(R1+R2),
假设分压比确定了R1=R2=x,则灵敏度分别为-1/2和1/2
倘若电路要求T的最大允许变化为-+1.5%,可验证常用的1%精度电阻满足要求。
game OVER

当然了,工程上电阻参数有一大把,比如初始值精度,储存寿命幅值精度,装载寿命幅值精度,总幅值变化。。。。


可见,手工计算太耗时,还得用工具computer

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Jack315| | 2016-7-2 15:32 | 只看该作者
本帖最后由 Jack315 于 2016-7-2 17:51 编辑

下面这个帖子的沙发上有个稍微复杂一点的电路设计的例子:
https://bbs.21ic.com/icview-1244156-1-1.html

设计过程也稍微复杂一点,
并涉及了健壮性设计 (Robust Design) ,设计优化 (Design Optimization) 等
……尽管尚有不尽完善之处。

因涉及公司设计技术机密,恕不晒出完全真实的设计过程。
不过基本的设计思路都在里面了。

有兴趣的朋友可下下来看看。


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34
xukun977| | 2016-7-2 17:27 | 只看该作者

IC设计中,也要考虑可靠性设计,只不过是专门的失效分析部门提供建议或指导,这部分内容需要一个专门的部门来研究。
器件失效机制多如牛毛,除了设计缺陷,还有静电损伤,过电损伤,机械应力损伤,热应力,材料缺陷,寿命失效,热结构缺陷,污染。。。。。。。

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35
xukun977| | 2016-7-2 18:00 | 只看该作者

不过电子设计工程师非常幸运,这些苦力活,有软件来干了。
所以真正设计电路时,得看你软件使用熟练程度了,所以IC设计招聘要求必须会熟练使用某些软件。


如上图为系统设计,把最终系统设计目标确定好后,软件自动计算并优化各个设计变量。
系统几分钟=熟练个人几小时干的活



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36
Jack315| | 2016-7-2 19:20 | 只看该作者
关于 32 楼设计结果的题外话:

从设计目标来说,应该是要求产品/系统的西格玛水平达到 6 以上;对于子系统/单元电路则视具体情况而定。
例子中要求西格玛水平达到 6 以上是为了说明问题而设的标准。

对于这个标准,我们看到电阻的公差要求为 2%,这个要求不难得到满足;
而电源的公差要求 1.75%,这个要求相对比较高。
以安森美 (On Semiconductor) 的 7800,431,317 等产品为例,公差一般在 4%~5% 之间。
估计这很可能也是业界同类产品的公差水平。
因此,1.75% 的电源公差非常可能难以满足。
换句话说,(目前)这可能不是一个可行的设计方案,尽管设计结果满足要求。

回到系统级别来看,如果这个单元电路的西格玛水平要求可以降低,比如 3 或者更低,
那么我们或可得到一个可行的、满足要求的设计结果;
反之,如果这个单元电路的西格玛水平必须要在 6 以上,
那么电源的公差就成为了这个设计的瓶颈。
在这种情况下,设计 1.75% 公差的电源就成为了一个要攻关的项目(设计 IC 的朋友或可一显身手了)。
一旦攻克这个难题,产品就可以卖出比同类产品高的价格,可以获得良好的品牌声誉以及超额利润……

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37
xukun977| | 2016-7-2 22:25 | 只看该作者

带隙基准的统计分析:








后面还有一次优化,二次优化,即便使用软件,也够复杂的。

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nstel| | 2016-7-3 11:07 | 只看该作者
本帖最后由 nstel 于 2016-7-3 11:11 编辑

看了以上几位的理论分析。我是做实际产品的,就我所经历的情况是这样的:工作中很少运用复杂的数学计算,最多也就是ORCAD仿真!人工分析一下误差范围,辅助一下。就算是这样OK了。我也见过那些专门搞电路计算的人,他们往往是很会算,但是,不知道怎么样去算!他们算出来的结果,和产品的实际需要是驴头不对马嘴。

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39
nstel| | 2016-7-3 11:10 | 只看该作者
软件编程。就更加不用计算了!都是系统的函数,类库给你准备好了的。你只需要了解大概的原理就行了,但是,原理不能理解错了!

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xukun977| | 2016-7-3 19:56 | 只看该作者
nstel 发表于 2016-7-3 11:10
软件编程。就更加不用计算了!都是系统的函数,类库给你准备好了的。你只需要了解大概的原理就行了,但是, ...

那是,模拟IC设计流程中,几乎没有哪一块不需要软件的,即便是指标的确定,也要软件迭代:



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