Integrierte Analoge Schaltungstechnik: Technologie, Design, Simulation Und Layout

ISBN-13: 9783528038601 / Niemiecki / Miękka / 2000 / 263 str.

Dietmar Ehrhardt; Otto Mildenberger

Opis

Das Buch befasst sich mit dem Entwurf analoger integrierter Schaltungen. Zu deren Verstandnis ist sowohl die Kenntnis uber die am haufigsten eingesetzten Bauelemente als auch uber die ublichen Herstellungsprozesse und gangiger Layouttechniken eine wichtige Voraussetzung. Dies wird in ausfuhrlicher Form dargestellt und erklart. Dabei werden schwerpunktmaig das Simulationsprogramm SPICE3F5 und das Layoutwerkzeug LASI behandelt. Diese sind kostenlos downloadbar und auf fast jedem PC lauffahig und bieten somit eine Moglichkeit der Simulation.

Recenzje

"Vergleichbares, insbesondere in Bezug auf die Aktualität, ist nicht bekannt." (ekz, ID 9/01 vom 14.4.01)

Spis treści

1 Einführung.- 1.1 Historie.- 1.2 Stand der Technik und Ausblick.- 2 Wirkungsweise und Aufbau der Bauelemente.- 2.1 Dotierung und PN-Übergang.- 2.1.1 Bändermodell.- 2.1.2 Eigenleitung.- 2.1.3 Dotierung.- 2.1.4 Der pn-Übergang.- 2.2 Bipolarer Transistor (NPN).- 2.2.1 Stromgleichung des NPN-Transistors.- 2.2.2 Earlyspannung.- 2.2.3 Der Transistor im gesättigten Betrieb.- 2.2.4 Der Transistor im inversen Betrieb.- 2.2.5 Mechanischer Aufbau des Transistors.- 2.2.6 Ersatzschaltung des Transistors nach Gummel-Poon.- 2.2.7 Kleinsignalersatzschaltung.- 2.2.8 Abhängigkeit der Stromverstärkung vom Kollektorstrom.- 2.2.9 Temperaturabhängigkeit des Bipolartransistors.- 2.3 Bipolarer Transistor (PNP).- 2.3.1 Lateraler PNP-Transistor.- 2.3.2 Substrat-PNP-Transistor.- 2.4 Sperrschichtfeldeffekttransistor.- 2.4.1 Wirkungsweise.- 2.4.2 Ersatzschaltung des Sperrschichtfeldeffekttransistors.- 2.4.3 Kleinsignalersatzschaltung.- 2.5 MOS-Grenzschicht.- 2.6 MOS-Transistor.- 2.6.1 Wirkungsweise.- 2.6.2 Kleinsignalverhalten.- 2.6.3 Temperaturabhängigkeit der Steuerkennlinie.- 3 Herstellungsprozeß.- 3.1 Bipolartechnik.- 3.2 CMOS-Technik.- 3.3 BiCMOS-Technik.- 3.4 Layouttechniken.- 3.4.1 Realisierung von Widerständen.- 3.4.2 Realisierung von Kapazitäten.- 3.4.3 Bondpad und Schutzschaltung.- 3.4.4 Paarung von Bauelementen (Matching).- 3.4.5 Strombelastung.- 3.4.6 Design Rules.- 3.5 Der MOSIS-Service.- 3.6 Der Service von Europractice.- 4 Designwerkzeuge.- 4.1 Symbolische Analyse.- 4.1.1 Schaltplan und Netzliste.- 4.1.2 Symbolische Dimensionierung.- 4.1.3 Symbolische Analyse einer Verstärkerschaltung.- 4.1.4 Symbolische Schaltungsdimensionierung.- 4.2 Numerische Analyse.- 4.2.1 SPICE3 und seine Möglichkeiten.- 4.2.2 Schaltungsbeschreibung.- 4.2.3 Schaltungselemente und Modellbeschreibungen.- 4.2.4 Analysen und Auswertungen.- 4.2.5 Interaktiver Interpreter.- 4.2.6 Ermittlung von Modellparametern.- 4.2.7 Konvergenzprobleme.- 4.3 Layoutsystem (LASI).- 4.3.1 Installation.- 4.3.2 Arbeitsverzeichnisse.- 4.3.3 Das Systemmenü.- 4.3.4 Zellen.- 4.3.5 TLC Dateien.- 4.3.6 Umschalten zwischen den Menüs.- 4.3.7 Erzeugen einer Zelle.- 4.3.8 Steuerelemente.- 4.3.9 Hinzufügen von Objekten.- 4.3.10 Das Editieren von Objekten.- 4.3.11 Die Eingabe von Text.- 4.3.12 Besonderheiten der Linienzüge.- 4.3.13 Das Arbeiten mit Zellen.- 4.3.14 Sichern des Layouts.- 4.3.15 Oft auftretende Probleme.- 4.3.16 Anzeigeoptionen.- 4.3.17 Netzlistenerstellung mit LasiCkt.- 4.3.18 Überprüfen des Layouts (Design Rule Check).- 4.3.19 Konvertierung in das GDS-Format.- 5 Basiselemente.- 5.1 Stromquellen.- 5.1.1 Stromspiegel.- 5.1.2 Widlar-Stromquelle.- 5.1.3 Ausgangswiderstand des Stromspiegels.- 5.1.4 Wilson-Stromquelle.- 5.1.5 Betriebsspannungsunabhängige Stromquelle.- 5.2 Lastelemente.- 5.2.1 Widerstände.- 5.2.2 Stromquelle.- 5.3 Differenzverstärker.- 5.3.1 Grundschaltung.- 5.3.2 Eingangswiderstände.- 5.3.3 Offset.- 5.3.4 Aktive Last.- 5.3.5 Kompensation der Eingangskapazität.- 5.3.6 Basiskopplung.- 5.3.7 Reduktion des Eingangsruhestroms.- 5.4 Pegelverschiebung.- 5.4.1 Temperaturabhängige Pegelverschiebung.- 5.4.2 Temperaturunabhängige Pegelverschiebung.- 5.5 Leistungsstufen.- 5.5.1 Emitterfolger (Kollektorgrundschaltung).- 5.5.2 Emittergrundschaltung.- 5.5.3 Komplementärendstufe im B-Betrieb.- 5.5.4 Komplementärendstufe im AB-Betrieb.- 5.5.5 Überlastschutz.- 5.6 Spannungsreferenzen.- 5.6.1 Temperaturspannung als Referenz.- 5.6.2 Bandabstandsreferenz.- 5.7 Addierer und Subtrahierer.- 5.7.1 Addition und Subtraktion von Strömen.- 5.7.2 Addition und Subtraktion von Spannungen.- 5.8 Multiplizierer.- 5.8.1 Differenzverstärker mit gesteuerter Stromquelle.- 5.8.2 Die Gilbert-Zelle.- 5.8.3 Linearisierung des Multiplizierers.- 5.9 Oszillatoren.- 5.9.1 Ringoszillator.- 5.9.2 Astabiler Multivibrator.- 6 Komplexere Funktionen.- 6.1 Operationsverstärker.- 6.1.1 Aufbau von Operationsverstärkern.- 6.1.2 Frequenzgangkompensation.- 6.2 Current Feedback Amplifier.- 6.3 Transconductance-Verstärker (Leitwertverstärker).- 6.4 D/A-Wandler.- 6.5 A/D-Wandler.- A Anhang.- A.1 Design Rules.- A.2 CN20 SPICE-Parameter.- A.3 CD-ROM.- Sachwortverzeichnis.

O autorze

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Ehrhardt lehrt an der Universität Siegen im Fachbereich Elektrotechnik und Informatik.

Blurb

Zum Verständnis integrierter analoger Schaltungen sind Kenntnisse über die Herstellungstechnologie unverzichtbar. Ihr Entwurf ist ohne den Einsatz leistungsfähiger Entwurfswerkzeuge und Simulationsprogramme nicht möglich. Dazu gehören aber auch die Kenntnisse über die Funktionsweise von gebräuchlichen Schaltungen. Das dazu notwendige Wissen hierüber wird in diesem Buch vermittelt.