danzhidewomenzhuyideshi

，monidianlugoujianledianzixingyedejichu，zhijinweizhi，dianzijishuyijingfazhandaorucigaodeshuiping。danruguowomenguanchagezhongdianzidianludefazhan
，womenhuifaxian：jihusuoyoudedianzijishudoulibukaifangdajishu。jishishishuzixinpianneibu，qijibendanyuandoushihubuxingyuanjijiedifangdadianlu。monidianzijishudezhongyaoxingshibuwodai。

 

模mo擬ni電dian路lu再zai怎zen麼me說shuo，關guan鍵jian的de是shi多duo學xue多duo做zuo
，做zuo出chu片pian子zi就jiu自zi然ran懂dong得de哪na些xie知zhi識shi點dian需xu要yao掌zhang握wo了le。這zhe裏li就jiu主zhu要yao談tan談tan學xue習xi模mo擬ni電dian路lu要yao求qiu的de四si個ge知zhi識shi部bu分fen
，要yao成cheng為wei模mo擬ni電dian路lu的de設she計ji者zhe，我wo們men必bi須xu掌zhang握wo其qi最zui基ji本ben的de以yi下xia四si個ge組zu成cheng部bu分fen：

 

（1）晶體管元件的設計

 

它是指半導體工程學方麵的知識，任何設計的IC芯片都將最終回歸於它，一般都是從薛定諤波動方程式開始引出的（比較複雜），但與實際具體設計電路直接聯係不大，而我們又不能缺少這部分
，是理論基礎。

 

（2）晶體管電路的設計

 

要從事模擬電路設計事實上必須掌握晶體管電路的基本知識
，推薦一邊學習一邊實驗、仿真
，PSPICE之(zhi)類(lei)的(de)都(dou)可(ke)以(yi)

，通(tong)一(yi)個(ge)就(jiu)行(xing)，同(tong)時(shi)要(yao)注(zhu)意(yi)多(duo)想(xiang)多(duo)動(dong)手(shou)。時(shi)間(jian)長(chang)了(le)自(zi)然(ran)能(neng)掌(zhang)握(wo)晶(jing)體(ti)管(guan)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)，這(zhe)裏(li)麵(mian)的(de)學(xue)習(xi)，我(wo)們(men)就(jiu)開(kai)始(shi)掌(zhang)握(wo)經(jing)驗(yan)。晶(jing)體(ti)管(guan)、FET是構建整個電路的基礎，這裏學通了
，諸多IC的原理圖就很直觀了。

 

（3）功能模塊的設計

 

功能模塊主要以各種各樣的運放為基礎
，包括AD
、 DA

、PLL、穩(wen)壓(ya)源(yuan)等(deng)等(deng)，它(ta)們(men)都(dou)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)晶(jing)體(ti)管(guan)構(gou)成(cheng)的(de)，功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)中(zhong)都(dou)會(hui)將(jiang)元(yuan)器(qi)件(jian)適(shi)當(dang)的(de)理(li)想(xiang)化(hua)。這(zhe)部(bu)分(fen)的(de)學(xue)習(xi)是(shi)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)。一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)從(cong)這(zhe)裏(li)開(kai)始(shi)學(xue)習(xi)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)，這(zhe)部(bu)分(fen)相(xiang)對(dui)來(lai)說(shuo)比(bi)較(jiao)易(yi)懂(dong)，也(ye)是(shi)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)學(xue)習(xi)的(de)切(qie)入(ru)點(dian)。

 

（4）係統設計

 

這部分就需要相當的高度
，需要慮方方麵麵。

 

其實，說實在的
，真正做過一兩塊片子就差不多能通大半部分。 關鍵是試驗、動手。

 

 

 

複(fu)旦(dan)攻(gong)讀(du)微(wei)電(dian)子(zi)專(zhuan)業(ye)模(mo)擬(ni)芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)方(fang)向(xiang)研(yan)究(jiu)生(sheng)開(kai)始(shi)到(dao)現(xian)在(zai)五(wu)年(nian)工(gong)作(zuo)經(jing)驗(yan)，已(yi)經(jing)整(zheng)整(zheng)八(ba)年(nian)了(le)
，其(qi)間(jian)聆(ling)聽(ting)過(guo)很(hen)多(duo)國(guo)內(nei)外(wai)專(zhuan)家(jia)的(de)指(zhi)點(dian)。最(zui)近(jin)

，應(ying)朋(peng)友(you)之(zhi)邀(yao)，寫(xie)一(yi)點(dian)心(xin)得(de)體(ti)會(hui)和(he)大(da)家(jia)共(gong)享(xiang)。

 

wojidebenkegangbiyeshi
，youyubenrendasuanyanjiuchuanganqide，houlaiyinchayangcuojinlefudanyifulouzhuanyongjichengdianluyuxitongguojiazhongdianshiyanshizuoyanjiusheng。xianzaixianglaizhegeshiyanshimingzidayoushenyi，zhishidangshiwangran。

 

電路和係統，看上去是兩個概念， 兩個層次。 我同學有讀電子學與信息係統方向研究生的，那時候知道他們是“係統”的，而我們呢
，是做模擬“電路”設計的，自然要偏向電路。而模擬芯片設計初學者對奇思淫巧的電路總是很崇拜，尤其是這個領域的最權威的雜誌JSSC（IEEE Journal of solid state circuits）， 以前非常喜歡看，當時立誌看完近二十年的文章，打通奇經八脈

，總是憧憬啥時候咱也灌水一篇， 那時候國內在此雜誌發的文章鳳毛麟角， 就是在國外讀博士
，能夠在上麵發一篇也屬優秀了。

 

讀du研yan時shi，我wo導dao師shi是shi鄭zheng增zeng鈺yu教jiao授shou
，李li聯lian老lao師shi當dang時shi已yi經jing退tui休xiu
，逸yi夫fu樓lou邀yao請qing李li老lao師shi每mei個ge禮li拜bai過guo來lai指zhi導dao。鄭zheng老lao師shi治zhi學xue嚴yan謹jin，女nv中zhong豪hao傑jie。李li老lao師shi在zai模mo擬ni電dian路lu方fang麵mian屬shu於yu國guo內nei先xian驅qu人ren物wu

，現xian在zai在zai很hen多duo公gong司si被bei聘pin請qing為wei專zhuan家jia或huo顧gu問wen。 李老師在87年寫的一本（運算放大器設計）;即使現在看來也是經典之作。李老師和鄭老師是同班同學

，所以很要好
，我自然相對於我同學能夠幸運地得到李老師的指點。

 

李老師和鄭老師給我的培養方案是：先xian從cong運yun算suan放fang大da器qi學xue起qi。所suo以yi我wo記ji得de我wo剛gang開kai始shi從cong小xiao電dian流liu源yuan開kai始shi設she計ji。那na時shi候hou感gan覺jiao設she計ji就jiu是shi靠kao仿fang真zhen調tiao整zheng參can數shu。但dan是shi我wo卻que永yong遠yuan記ji住zhu了le李li老lao師shi語yu重zhong心xin長chang的de話hua：運放是基礎，運放設計弄好了，其他的也就容易了。當時不大理解
，我同學的課題都是AD/DA，鎖相環等“高端”的東東
，而李老師和鄭老師卻要我做“原始”的模塊
，我僅有的在（固體電子學） （國內的垃圾雜誌）發過的一篇論文就是軌到軌（rail-to-rail）放大器。 做的過程中很鬱悶，非常羨慕我同學的項目，但是感覺李老師和鄭老師講的總有他們道理，所以我就專門看JSSC運放方麵的文章
，基本上近20多年的全看了。

 

當時以為很懂這個了，後來工作後才發現其實還沒懂。 所suo謂wei懂dong，是shi要yao真zhen正zheng融rong會hui貫guan通tong
，否fou則ze塞sai在zai腦nao袋dai裏li的de知zhi識shi再zai多duo
，也ye是shi死si的de。但dan是shi運yun算suan放fang大da器qi是shi模mo擬ni電dian路lu的de基ji石shi


，隻zhi有you根gen基ji紮zha實shi方fang能neng枝zhi繁fan葉ye茂mao，兩liang位wei老lao師shi的de良liang苦ku用yong心xin工gong作zuo以yi後hou才cai明ming白bai。總zong的de來lai說shuo

，在zai複fu旦dan
，我wo感gan觸chu最zui深shen的de就jiu是shi鄭zheng老lao師shi的de嚴yan謹jin治zhi學xue之zhi風feng和he李li老lao師shi的de這zhe句ju話hua。

 

碩士畢業，去找工作，當時有幾個offer。 我師兄孫立平
， lilaoshideguanmendizi，tuijianwoquxintaokeji

，tashuolimianyougechangzhongyuan
，luwentianzhujiaodaxueboshi，henlihai。wotingcongshixiongjianyijiuqule。xintaodangshiyijingbeiIDT以8500萬美金收購了，成為國內第一家成功的芯片公司。麵試我的是公司創始人之一的總經理Howard. C. Yang（楊崇和）。 Howard是Oregon State University 的博士
，鎖相環專家。麵試時他當時要我畫了一個兩級放大器帶Miller補償的， 我很熟練。他說你麵有個零點，我很奇怪
，從沒聽過，雲裏霧裏，後來才知道這個是Howard在國際上首先提出來的， 等效模型中有個電阻
，他自己命名為楊氏電阻。 當時出於禮貌
，不斷點頭。不過他們還是很滿意，反正就這樣進去了。我呢，麵試的惟一的遺憾是沒見到常仲元，大概他出差了。

 

jinruxintaohou，xialejuexinzhunbeishuyeyouzhuangong。yinweibenkeheyanjiushengshixihuanwuli，shuxuehezhexue，hualexiejinglizaizhexieshangmian。gongzuohoujiudezhendaozhenqiangdeganle。meitianshangbanfangzhenzhiyuhexiabanhou，jiukuangkanyingwenyuanbanshu。diyibenjiushixianzailiuxingdeRazavi的de那na本ben書shu。讀du了le三san遍bian。感gan覺jiao大da有you收shou獲huo。那na時shi候hou在zai新xin濤tao
，初chu生sheng牛niu犢du不bu怕pa虎hu，應ying該gai來lai說shuo，我wo還hai是shi做zuo得de很hen出chu色se的de
，因yin此ci得de到dao常chang總zong的de賞shang識shi
，被bei他ta評ping價jia為wei公gong司si內nei最zui有youpotenTIal的人。偶爾常總會過來指點一把
，別人很羨慕。其實我就記住了常總有次聊天時給我講的心得， 他大意是說做模擬電路設計有三個境界：第一是會手算，意思是說pensile-to-paper， 電路其實應該手算的，仿真隻是證明手算的結果。第二是，算後要思考，把電路變成一個直觀的東西。 第三就是創造電路。

 

我大體上按照這三部曲進行的。Razavi的那本書後麵的習題我仔細算了。公司的項目中，我也力圖首先以手算為主， fangdaqidenaxiecanshu
，doushishouxianjisuanzaihefangzhenjieguoduibi。jiuerjiuzhi，woshoujisuandenenglidadatigao
，yixiexiaoxinhaofenxijisuan
，ganjiaofeichangshunshou。zhelijiangyigexiaochaqu，youyicizaiyigexiangmuzhong，yigebaohuhuiluAC仿fang真zhen總zong不bu穩wen定ding
，調tiao來lai調tiao去qu，總zong不bu行xing
，這zhe兒er加jia電dian容rong，那na兒er加jia電dian阻zu，試shi了le幾ji下xia都dou不bu行xing，就jiu找zhao常chang總zong了le。因yin為wei這zhe個ge回hui路lu很hen大da，所suo以yi感gan覺jiao是shi瞎xia子zi摸mo象xiang。常chang總zong一yi過guo來lai三san下xia五wu除chu二er就jiu擺bai平ping了le
， 他仔細看了，然後就導出一個公式，找出了主極點和帶寬表達式。通過這件事，我對常總佩服得五體投地
， 同時也知道直觀的威力。所以後來看書時
，都會仔細推導書中的公式，然後再直觀思考信號流， 不直觀不罷手。一年多下來， 對放大器終於能夠透徹理解了
，感覺學通了， 通之後發現一通百通。最後總結：放大器有兩個難點，一個是頻率響應，一個是反饋。

 

其實所謂電路直觀
，就是用從反饋的角度來思考電路。每次分析了一些書上或者JSSC上的“怪異”電路後
，都會感歎：反饋呀，反饋！然後把分析的心得寫在paper上麵。

 

學通一個領域後再學其他相關領域會有某種“加速”作用。 常總的方式是每次做一個新項目時
，讓下麵人先研究研究。我在離開新濤前
，做了一個鎖相環。 我以前沒做過，然後就把我同學的碩士論文，以及書和很多paper弄來研究
，研究了一個半月，常總過來問我：鎖相環的3dB帶寬弄懂了吧？ 我笑答：早就弄懂了。

 

我強大的運放的頻率響應知識用在鎖相環上，小菜了。我這時已經去研究高深的相位噪聲和jitter了。之後不久，一份30多頁的英文研究報告發出來，常總大加讚賞！。 後來在COMMIT時
，有個項目是修改一個RF Transceiver芯片， 使之從WCDMA到TD-SCDMA。裏麵有個基帶模擬濾波器。我以前從沒接觸過濾波器，就花了兩個月時間，看了三本英文原版書，第一本有900多頁
，和N多paper， 一下子對整個濾波器領域，開關電容的，GmC的，AcTIve RC的都懂了。提出修改方案時， 由you於yu我wo運yun放fang根gen基ji紮zha實shi，看kan文wen章zhang時shi對dui於yu濾lv波bo器qi信xin號hao流liu很hen容rong易yi懂dong
，所suo以yi很hen短duan時shi間jian就jiu能neng一yi個ge人ren提ti出chu芯xin片pian電dian路lu原yuan理li分fen析xi和he修xiu改gai方fang案an。最zui後hou報bao告gao寫xie出chu來lai（也是我的又一個得意之作），送給TI. TI那邊對這邊一下子肅然起敬，Conference call時
， 他們首先說這份報告是“Great job！”
，我英文沒聽懂，Julian對我誇大拇指，說“他們對你評價很高呢”。後來去Dallas， TI那邊對我們很尊敬， 我做報告時

，很多人來聽。總之，現在知道，凡事情，基礎很重要，基礎紮實學其他的很容易切入， 並且越學越快。

 

我是02年11月去的COMMIT，當時麵試我的也是我現在公司老板Julian。 Julian問我：你覺得SOC （system on chip）設計的環節在哪兒
？ 我說：應該是模擬電路吧，這個比較難一些。Julian說錯了
，是係統。我當時很不以為然
， 覺得模擬電路工程師應該花精力在分析和設計電路上。 Julian後來自己run了現在這公司On-Bright，把我也帶來， 同時也從TI拉了兩個，有一個是方博士。我呢，給Julian推薦了朱博士。這一兩年，我和朱博士對方博士佩服得五體投地。方博士是TI***裏麵的頂級高手， 做產品能力超強。On-Bright現在做電源芯片，我和朱博士做了近兩年，知道了係統的重要性。

 

芯片設計最終一定要走向係統， 這(zhe)個(ge)是(shi)芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)的(de)第(di)四(si)重(zhong)境(jing)界(jie)。電(dian)路(lu)如(ru)同(tong)磚(zhuan)瓦(wa)，係(xi)統(tong)如(ru)同(tong)大(da)廈(sha)。芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)一(yi)定(ding)要(yao)從(cong)係(xi)統(tong)角(jiao)度(du)考(kao)慮(lv)問(wen)題(ti)
，否(fou)則(ze)就(jiu)是(shi)隻(zhi)見(jian)樹(shu)木(mu)

，不(bu)見(jian)森(sen)林(lin)。電(dian)源(yuan)芯(xin)片(pian)中(zhong)，放(fang)大(da)器(qi)，比(bi)較(jiao)器(qi)都(dou)是(shi)最(zui)最(zui)普(pu)通(tong)的(de)， 其難點在於對係統的透徹理解。在On-Bright，我真正見識了做產品，從定義到設計，再到debug， 芯片測試和係統測試
，最後到RTP （release to production）。 Julian把TI的先進產品開發流程和項目管理方式引入On-Bright

，我和朱博士算是大開眼界
，也知道了做產品的艱辛。

 

產品和學術是兩片天地，學術可以天馬行空，做出一個樣品就OK了。產品開發是一個係統工程，牽涉到方方麵麵的工作。

 

 

模擬電路的設計是工程師們最頭疼、但也是最致命的設計部分
，盡管目前數字電路、大規模集成電路的發展非常迅猛
，但是模擬電路的設計仍是不可避免的

，有時也是數字電路無法取代的，例如 RF射頻電路的設計！這裏將模擬電路設計中應該注意的問題總結如下
，有些純屬經驗之談
，還望大家多多補充、多多批評指正！。。。

 

（1）為了獲得具有良好穩定性的反饋電路
，通常要求在反饋環外麵使用一個小電阻或扼流圈給容性負載提供一個緩衝。

 

（2）積分反饋電路通常需要一個小電阻（約 560 歐）與每個大於 10pF 的積分電容串聯。

 

（3）在反饋環外不要使用主動電路進行濾波或控製 EMC 的 RF 帶寬，而隻能使用被動元件（最好為 RC 電路）。僅僅在運放的開環增益比閉環增益大的頻率下，積分反饋方法才有效。在更高的頻率下


，積分電路不能控製頻率響應。

 

（4）為了獲得一個穩定的線性電路
，所有連接必須使用被動濾波器或其他抑製方法（如光電隔離）進行保護。

 

（5）使用 EMC 濾波器，並且與 IC 相關的濾波器都應該和本地的 0V 參考平麵連接。（6）在zai外wai部bu電dian纜lan的de連lian接jie處chu應ying該gai放fang置zhi輸shu入ru輸shu出chu濾lv波bo器qi，任ren何he在zai沒mei有you屏ping蔽bi係xi統tong內nei部bu的de導dao線xian連lian接jie處chu都dou需xu要yao濾lv波bo，因yin為wei存cun在zai天tian線xian效xiao應ying。另ling外wai，在zai具ju有you數shu字zi信xin號hao處chu理li或huo開kai關guan模mo式shi的de變bian換huan器qi的de屏ping蔽bi係xi統tong內nei部bu的de導dao線xian連lian接jie處chu也ye需xu要yao濾lv波bo。

 

（7）在模擬 IC 的電源和地參考引腳需要高質量的 RF 去耦，這一點與數字 IC 一樣。但是模擬 IC 通常需要低頻的電源去耦
，因為模擬元件的電源噪聲抑製比（PSRR）在高於 1KHz 後增加很少。在每個運放、比較器和數據轉換器的模擬電源走線上都應該使用 RC或LC 濾波。電源濾波器的拐角頻率應該對器件的 PSRR拐角頻率和斜率進行補償

，從而在整個工作頻率範圍內獲得所期望的 PSRR 。

 

（8）duiyugaosumonixinhao
，genjuqilianjiechangduhetongxindezuigaopinlv
，chuanshuxianjishushibixude。jishishidipinxinhao
，shiyongchuanshuxianjishuyekeyigaishanqikangganraoxing，danshimeiyouzhengquepipeidechuanshuxianjianghuichanshengtianxianxiaoying。

 

（9）避免使用高阻抗的輸入或輸出，它們對於電場是非常敏感的。

 

（10）由(you)於(yu)大(da)部(bu)分(fen)的(de)輻(fu)射(she)是(shi)由(you)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)
，並(bing)且(qie)因(yin)為(wei)大(da)部(bu)分(fen)環(huan)境(jing)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)都(dou)是(shi)共(gong)模(mo)問(wen)題(ti)產(chan)生(sheng)的(de)
，因(yin)此(ci)在(zai)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)平(ping)衡(heng)的(de)發(fa)送(song)和(he)接(jie)收(shou)（差分模式）技術將具有很好的 EMC 效果，而且可以減少串擾。平衡電路（差分電路）驅動不會使用 0V 參考係統作為返回電流回路，因此可以避免大的電流環路，從而減少 RF 輻射。

 

（11）比較器必須具有滯後（正反饋），以防止因為噪聲和幹擾而產生的錯誤的輸出變換，也可以防止在斷路點產生振蕩。不要使用比需要速度更快的比較器（將 dV/dt保持在滿足要求的範圍內，盡可能低）。

 

（12）有些模擬 IC 本身對射頻場特別敏感
，因此常常需要使用一個安裝在 PCB 上
，並且與 PCB 的地平麵相連接的小金屬屏蔽盒，對這樣的模擬元件進行屏蔽。注意，要保證其散熱條件。