|
| |
|
Главная Журналы питания на параметры ОУ, используем принцип наложения, так как внешние дестабилизирующие факторы ие зависят друг от друга. Так как требования, предъявляемые к параметрам проектируемого ОУ, могут быть самыми разнообразными, то в процессе проектирования стремятся выбрать вектор X с такими значениями, чтобы он более полно удовлетворял заданным требованиям. Математически эта задача может быть сформулирована системой ограничений, которые накладываются на переменные X и параметры или характеристики F. Эти ограничения обычно записываются в векторной форме: » F()>0. (6.36) Задача оптимального проектирования ОУ теперь сведется к выбору переменных X, принадлежащих области С, которые обеспечивают оптимальные параметры или характеристики ОУ. , Если ограничения и критерий - линейные функции, то выражение (6.36) можно записать: F = 2()[/(,3(;)-/(]=. (6.37) Теперь задача сведется к минимизации разности между заданной, скажем, частотной характеристикой ОУ и расчетной К. Минимизация этой разности осуществляется путем варьирования параметрами элементов ОУ. Если желаемый результат не достигнут, то разработчик вновь синтезирует схему ОУ, а затем осуществляет оптимизацию. Когда в схеме ОУ достигнуты заданные параметры и характеристики, переходят к проектированию топологии. Топологическое проектирование. Первый этап проектирования топологии интегрального ОУ - это перечерчивание принципиальной схемы таким образом, чтобы избавиться от различных изгибов прямых линий, т. е. стремятся как можно проще изобразить схему. Внешние выводы спрямляются и маркируются. Словом, элементы схемы и контактные площадки (выводы) располагаются также как на кристалле. После того как элементы размещены, их необходимо соединить между собой и с контактными площадками, а затем попытаться выявить пересечения в межэлементных сосдпиениях. Упорядоченную схему ОУ можно рассматривать теперь как граф 238 G{n, a) с n вершинами (контактными площадками) и с ребрами (межсоединениями). Путем перекладывания ребер графа можно уменьшить число его пересечений, т. е. максимально упростить конфигурацию графа. Конечно, эта задача непростая, она может потребовать и перегруппировки самих элементов ОУ- Однако при перегруппировке элементов необходимо вьшолнять известные ограничения, накладываемые на интегральные ОУ. Например, активные и пассивные элементы с согласованными параметрами необходимо располагать в непосредственной близости друг от друга. Выводы на контактные площадки и межэлементные соединения, через которые будет протекать значительный ток, должны выполняться короткими и сравнительно широкими полосками металлизации, чтобы уменьшить значение паразитного сопротивления, которое может стать причиной паразитной ОС (§ 5.1). Элементы, которые будут выделять максимальное количество тепла, необходимо располагать в центре кристалла. Контактные площадки следует располагать по периметру кристалла в соответствии с расположением внешних соединительных вьшодов с целью экономии площади кристалла и т. д. Таким образом, переход от принципиальной схемы ОУ к топологическому чертежу не может проходить без выбора типов элементов, их геометрической формы и размеров активных областей. Однако разработчик не всегда может оказать существенное влияние на размеры и форму активных элементов, потому что в большинстве случаев он их выбирает из библиотеки (каталога) или из макета ОУ. Но вот топологию пассивных элементов (резисторов или конденсаторов) он может строить по своему усмотрению, так как их параметры не столь критичны. Например, зная сопротивление базового слоя транзисторной структуры, разработчик сам рассчитывает длину и ширину резистора и определяет его конфигурацию, руководствуясь получением наибольшего номинала резистора при минимальной площади. Правда, при минимальной ширине резистора, как известно, получается максимальный разброс его номинала. По этой причине выбор ширины резистора менее 10 мкм пе оправдан. Само размещение резисторов на подложке также не является особо критичным, так как над ними можно прокладывать металлизацию. За исключением, пожалуй, двух особых случаев. Когда резисторы рассеивают срав= нительно большую мощность, их располагают в центре кристалла с целью сокращения мест локального нагре« ва. Когда требуется выдержать близкое отношение но» миналов, их располагают в непосредственной близости друг от друга. После того как определены типы пассивных и активных элементов, их геометрическая форма, размеры и количество, приступают к определению количества и размеров изолированных обла- а) h А6 в)
стей. Количество изолированных областей на подложке для интегрального ОУ будет зависеть как от числа элементов, так и способа их соединения в схеме. Например, резисторы, сформированные в р-области, и п-р-п транзисторы эмиттерных повторителей можно разместить в одном изолированном «кармане». В качестве интегрального конденсатора обычно используют эмиттерно-базо-вый р-п переход, так как в этом случае достигается наибольшее отношение емкости к площади. Для таких типов конденсаторов необходима изолированная область, за исключением случаев, когда одна из обкладок его является общей с другой изолированной областью. Некоторые составные транзисторные пары также могут быть реализованы в одной области, а также транзистор и диод (рис. 6.22,а, б), транзистор и резистор (рис. 6.22,е, г) и т. д. В остальных случаях на каждый элемент ОУ, пересечение межэлементных схемных соединений, контактную площадку необходимо иметь свою изолированную область. Создание изолированных областей для контактных площадок Рис. 6.22. Составные элементы микросхем. а - схема транзистора и диода; б - реализация транзистора и днода в одной изолированной области; в - схема транзистора и резистора; г - реализация транзистора и резистора в одной изолированной области. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 [ 77 ] 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 |