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【抄來的筆記】模拟電路分類及各類型電路版圖注意事項

1. 模拟內建電路的分類(按頻率和功能)

1.1. 按頻率分類

按照被處理信号的頻率來分類,有時雖然頻率的位數隻增加1位,但電路的設計方法與低頻電路的設計方法完全不同。
  • 低頻模拟內建電路
  • 高頻模拟內建電路
  • 射頻模拟內建電路(RF:radio frequency)

1.2. 按使用功能分類

1.2.1. 通用模拟內建電路(運放、基準、電壓管理、數模轉換4大電路分類)

  • 運算放大器(operational amplifier,OP-AMP)、比較器和緩沖器
    • 運算放大器包括高速、高精度、低噪聲、低功耗、軌對軌(rAIl-to-rail)等各種通用運算放大器。
    • 比較器包括高速、高精度比較器。
    • 緩存器主要是對機關增益的輸入和輸出電壓的電平轉換。
  • 參考基準
    • 電壓與電流源基準,包括低噪聲系數、低噪聲電壓與電流基準。
  • 電源管理
    • 主要包括低壓差線性穩壓器(low-drop output,LDO)
    • 升壓與降壓式直流電壓轉換器(direct-current voltage converter,DC-DC)
    • 電池充放電保護電路
    • 。。。。。。
  • 數模轉換電路(analog-to-digital converter/ digital -to- analog converter):主要有高精度sigma-delta型ADC與DAC電路、高速ADC/DAC電路、低功耗ADC/DAC電路。

1.2.2. 專用模拟內建電路(音頻、視訊、接口、無線通訊等專用電路)

  • 專用音頻放大運算放大器
    • 各種輸出類型的放大器、耳機放大器、立體聲放大器
  • 專用顯示驅動電路
    • 發光二極管(LED)
    • 液晶顯示(LCD)
    • 平闆顯示器(flatpanel)
    • VF、CRT螢幕專用顯示驅動電路等
  • 專用接口電路
    • 全差分信号與單端信号的接口與緩沖器
    • 差分與單端信号的接發送器
    • 各種标準的以太網接口電路
    • 以及其他标準的專用接口電路
  • 溫度傳感控制電路
    • 溫度開關
    • 數字與模拟溫度傳感控制電路
    • 硬體溫度監控電路
  • 其他專用模拟內建電路
    • 汽車專用模拟內建電路
    • 無線專用模拟內建電路
    • 通信專用模拟內建電路
    • 時鐘發生電路等

2. 各種類型電路的版圖注意事項

2.1. 通用模拟內建電路版圖注意事項

2.1.1. Operational Amplifier 運算放大器

  • 輸入級的比對要對稱做好
  • 差分對管比對對稱要做好

2.1.2. BANDGAP 帶隙基準源

輸出一個不随溫度變化引起大的波動的基準電壓/電流
  • 電阻要比對對稱
  • 三極管要比對對稱
  • 差分對管要對稱
  • 運放内部的鏡像元器件要做好對稱
  • 子產品整體面積盡可能的小

2.1.3. LDO 低壓差線性穩壓器

輸出一個電壓給其他電路用,一般作為電源用
  • 輸出端電阻比對對稱性要高
  • 電容比對對稱性要高
  • 運放的元器件對稱性要高

2.1.4. ADC / DAC

2.1.4.1. DAC 數模轉換

利用電阻和電容的比對來實作的
  • 電阻電容的比對性要高
  • 運放内的元器件對稱性要高

2.1.4.2. ADC 模數轉換

首先采樣外界模拟信号,然後内部通過量化比較生成所需數字信号
  • 電阻電容的比對性要高
  • 運放内的元器件對稱性要高
  • 模拟信号的采樣部分要盡量遠離數字信号,做好隔離,其他信号盡量遠離采樣信号,防止幹擾。

2.2. 專用模拟內建電路版圖注意事項

2.2.1. PLL / DLL

用于無線電發射中使用,時鐘生成器

PLL是鎖相環電路,DLL是延長鎖相環電路,比PLL多個延遲電路

鎖相環(phase locked loop):鎖定相位的環路,把輸出相位和輸入相位相比較的回報系統。

輸出相位和輸入相位的比較由

相位比較器

鑒相器 (PD)

完成。
  • 鏡像電流的MOS管比對對稱性要做好
  • 電路中的濾波電路要做好隔離,濾波輸出信号是給VCO電路,這段信号線越短越好
  • 裡面的VCO是壓控振蕩電路,該電路原理是利用電壓控制輸出頻率(通過改變充放電時間來實作),VCO的MOS鏡像比對對稱性要做好

2.2.2. BIAS 自偏置基準電路

主要用于給其他電路提供電壓基準或者電流基準

電路包含兩部分:一是啟動電路,二是電路主體

  • 啟動電路無要求
  • 主電路的MOS比對要做好

2.2.3. SMT 施密特(觸發器)

施密特電路,電路功能是濾除雜波,也叫信号整形,主要用在晶片輸入級數字信号的接受和整形。
  • 版圖上布局上要求不高

2.2.4. POR 上電複位

由于邏輯電路在上電過程中很容易出現錯誤狀态,是以需要上電複位電路來初始化電路狀态
  • 布局要求不高

2.2.5. LEVELSHIFT

LEVELSHIFT 是數字信号電平水準轉換,如3.3V轉5V
  • 比較器的對稱性要做好
  • 兩個電源系統要注意隔離