Transcript POLITECNICO DI BARI

POLITECNICO DI BARI
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA NO
PROGETTAZIONE AUTOMATICA DI CIRCUITI E SISTEMI ELETTRONICI
3° anno secondo semestre 6CFU
Prof. Ing. Daniela De Venuto
1. INTRODUZIONE ALLA PROGETTAZIONE DEI CIRCUITI INTEGRATI
Progettazione di circuiti integrati analogici e digitali. Dalla Analisi alla Sintesi: ovvero
approccio top-down nella progettazione dei circuiti, dalle specifiche alla scelta della topologia
circuitale e quindi al dimensionamento. Descrizione degli strumenti CAD e finalità del loro
utilizzo in fase di verifica del progetto o nel disegno delle maschere. Stato dell’arte e
problematiche relative alla scelta della tecnologia di realizzazione.
2. CENNI DI TECNOLOGIA CMOS E MODELLI DEI TRANSISTORI
Tecnologia CMOS. Transistori Bipolari parassiti. Il latch-up. Problemi derivanti dalle scariche
elettrostatiche. Modelli per simulazioni numeriche. Dal più semplice modello per grandi segnali
del dispositivo MOS (SPICE LEVEL1), a modelli più accurati e quindi più complessi 2 e 3.
Modello per piccoli segnali per il transistore MOS. Modelli per simulazioni al computer:
BSIM3. Modello in “subthreshold”. Simulazione con PSPICE dei circuiti MOS.
3. LAYOUT DEI CIRCUITI INTEGRATI
Layout di un circuito integrato. Il concetto di Matching nel disegno di layout di un integrato.
Esempi di layout secondo le tecniche di: simmetria a specchio, invarianza fotolitografia,
centroide comune. Floor planning. Distribuzione delle linee di alimentazione. Regole di
progetto. Strutture elementari. Utilizzo del CAD specifico (LASI, Cadence).
4. PROGETTAZIONE DEI BLOCCHI ANALOGICI DI BASE
Progettazione a partire dalle specifiche di: Switch MOS e CMOS. Diodi MOS e resistori attivi.
Specchi di corrente: semplice cascole, high-swing cascole, improved high-swing cascode, di
Wilson, di Widlar Riferimenti di tensione e corrente: riferimento a bootstrap, riferimenti a
Bandgap. Disegno del layout per ognuna delle configurazioni.
5. PROGETTAZIONE DI STADI AMPLIFICATORI CMOS
Progettazione di: Inverter CMOS. Amplificatori differenziali. Amplificatori Cascode.
Amplificatori di corrente. Stadi di uscita. Architetture di amplificatori con alti guadagni.
Progetto di un amplificatore a due stadi. Ottimizazione del layout: problemi del matching dei
transistori.
6. PROGETTAZIONE DI STRUTTURE DIGITALI ELEMENTARI
Dimensionamento delle porte logiche elementari CMOS a partire dall’inverter ottimizzando i
ritardi di porta, i margini di rumore. Disegno di porte logiche complesse seguendo le regole di
Eulero e minimizzazione dell’occupazione di area. Logica domino. Progettazione di latch e flipflop. Registri statici e dinamici in tecnologia CMOS.
7. ARRAY REGOLARI
Progettazione di array programmabili: PLD, PAL, FPGA, PLA, ROM. Implementazione di
funzioni combinatorie a più ingressi e più uscite per mezzo di PLA. Minimizzazione di una
PLA. Implementazione di macchine a stati finiti.
8. MEMORIE A SEMICONDUTTORE
Memorie RAM statiche e dinamiche, struttura generale e funzionamento della cella base.
EPROM e E2PROM.
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO:
Progettazione di blocchi base o di circuiti analogico digitale con l’utilizzo di apposito CAD:
ORCAD (SPICE) per la verifica del progetto elettrico e del dimensionamento dei dispositivi
effettuato in fase di progettazione a partire dalle specifiche, il LASI per realizzazione de layout e
per la verifica elettrica (layout versus schematic).
TESTI CONSIGLIATI
- Appunti dalle lezioni
- P.E. Allen, D.R.Holberg: “CMOS Analog Circuit Design” 2nd edition, Oxford University Press.
2002 NY.
- K. R.Laker, W. M.C. Sansen: “Design of Analog Integrated Circuits and Systems” McGraw-Hill
International Editions 1998 Singapore.
- N.H.E.West, K. Eshraghian: “Principles of CMOS VLSI Design” Addison Wesley 2000 USA.
- Manuale di Orcad
- Manuale di Lasi
Prerequisiti:
- Elettronica analogica
- Elettronica digitale