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模拟电路设计经验模拟电路设计经验总结 2007-12-07 21:05 模拟电路的设计是工程师们最头疼、但也是最致命的设计部分, 尽管目前数字电路、大规模集成电路的发展非常迅猛, 但是模拟电路的设计仍是不可避免的, 有时也是数字电路无法取代的, 例如 RF 射频电路的设计! 这里将模拟电路设计中应该注意的问题总结如下, 有些纯属经验之谈, 还望大家多多补充、多多批评指正! ... (1 )为了获得具有良好稳定性的反馈电路,通常要求在反馈环外面使用一个小电阻或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。(2 )积分反馈电路通常需要一个小电阻(约 560 欧)与每个大于 10pF 的积分电容串联。(3 )在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制 EMC 的 RF带宽,而只能使用被动元件(最好为 RC 电路) 。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下,积分反馈方法才有效。在更高的频率下, 积分电路不能控制频率响应。(4 )为了获得一个稳定的线性电路,所有连接必须使用被动滤波器或其他抑制方法(如光电隔离)进行保护。(5) 使用 EMC 滤波器, 并且与 IC 相关的滤波器都应该和本地的 0V 参考平面连接。(6 )在外部电缆的连接处应该放置输入输出滤波器,任何在没有屏蔽系统内部的导线连接处都需要滤波,因为存在天线效应。另外,在具有数字信号处理或开关模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。(7 )在模拟 IC 的电源和地参考引脚需要高质量的 RF 去耦,这一点与数字 IC 一样。但是模拟 IC 通常需要低频的电源去耦, 因为模拟元件的电源噪声抑制比( PSRR ) 在高于 1KHz 后增加很少。在每个运放、比较器和数据转换器的模拟电源走线上都应该使用 RC或 LC 滤波。电源滤波器的拐角频率应该对器件的 PSRR 拐角频率和斜率进行补偿,从而在整个工作频率范围内获得所期望的 PSRR 。(8 )对于高速模拟信号,根据其连接长度和通信的最高频率,传输线技术是必需的。即使是低频信号, 使用传输线技术也可以改善其抗干扰性,但是没有正确匹配的传输线将会产生天线效应。(9 )避免使用高阻抗的输入或输出,它们对于电场是非常敏感的。( 10) 由于大部分的辐射是由共模电压和电流产生的, 并且因为大部分环境的电磁干扰都是共模问题产生的, 因此在模拟电路中使用平衡的发送和接收( 差分模式) 技术将具有很好的 EMC 效果, 而且可以减少串扰。平衡电路( 差分电路) 驱动不会使用 0V 参考系统作为返回电流回路,因此可以避免大的电流环路,从而减少 RF 辐射。( 11 )比较器必须具有滞后(正反馈) ,以防止因为噪声和干扰而产生的错误的输出变换, 也可以防止在断路点产生振荡。不要使用比需要速度更快的比较器(将 dV/dt 保持在满足要求的范围内,尽可能低)。( 12) 有些模拟 IC 本身对射频场特别敏感, 因此常常需要使用一个安装在 PCB 上, 并且与 PCB 的地平面相连接的小金属屏蔽盒, 对这样的模拟元件进行屏蔽。注意,要保证其散热条复旦攻读微电子专业模拟芯片设计方向研究生开始到现在五年工作经验,已经整整八年了,其间聆听过很多国内外专家的指点。最近, 应朋友之邀,写一点心得体会和大家共享。我记得本科刚毕业时, 由于本人打算研究传感器的, 后来阴差阳错进了复旦逸夫楼专用集成电路与系统国家重点实验室做研究生。现在想来这个实验室名字大有深意, 只是当时惘然。电路和系统, 看上去是两个概念, 两个层次。我同学有读电子学与信息系统方向研究生的, 那时候知道他们是“系统”的, 而我们呢,是做模拟“电路”设计的,自然要偏向电路。而模拟芯片设计初学者对奇思淫巧的电路总是很崇拜, 尤其是这个领域的最权威的杂志 JSSC ( IEEE Journal of solid state circuits ), 以前非常喜欢看, 当时立志看完近二十年的文章,打通奇经八脉, 总是憧憬啥时候咱也灌水一篇, 那时候国内在此杂志发的文章凤毛麟角, 就是在国外读博士, 能够在上面发一篇也属优秀了。读研时, 我导师是郑增钰教授, 李联老师当时已经退休, 逸夫楼邀请李老师每个礼拜过来指导。郑老师治学严谨, 女中豪杰。李老师在模拟电路方面属于国内先驱人物,现在在很多公司被聘请为专家或顾问。李老师在 87 年写的一本( 运算放大器设计); 即使现在看来也是经典之作。李老师和郑老师是同班同学, 所以很要好, 我自然相对于我同学能够幸运地得到李老师的指点。李老师和郑老师给我的培养方案是: 先从运算放大器学起。所以我记得我刚开始从小电流源开始设计。那时候感觉设计就是靠仿真调整参数。但是我却永远记住了李老师语重心长的话: 运放是基础, 运放设计弄好了, 其他的也就容易了。当时不大理解, 我同学的课题都是