【正文】 a single chip are significant. Such mixedsignal integration, however, also presents significant challenges. Furthermore, digital and analog developments tend to evolve at differing rates, yet mixedsignal solutions for markets such as industrial, automotive and medical, must remain available over significant time periods. The latest mixedsignal semiconductor processes are helping to address some of these issues, and this article will look at some of the issues designers should consider when specifying integrated mixedsignal solutions.Mixedsignal solution for the real worldSystem designers often partition the digital portion from the analog section of a given design for a variety of reasons: the availability of mixing ponents for the two technologies, the plexity of the digital design or again because of the existence of pure digital processing parts as standard products. Placing the analog elements in an integrated circuit definitively allows the system designer to optimize the costs of its entire module. This integration approach is usually difficult for advanced markets such as telemunications or puters, but makes sense for more mature or conservative markets such as automotive, medical and industrial. For most of these mature market’s applications, digital functions are finding their way onto what once were pure analog designs. Adding digital functions to an analog design is helped in part by the development of new process technologies that can handle both shortchannel, fastswitching digital transistors as well as highvoltage analog transistors. For example, AMI Semiconductor’s latest mixedsignal technology offers digital and analog integration capabilities on the same design platform. The I3T technology family is based on standard CMOS ?181。然而，這樣的混合信號(hào)集成也向人們提出了重大挑戰(zhàn)。在集成電路里配置模擬器件確實(shí)能讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師降低整個(gè)模塊的成本。例如，AMI 半導(dǎo)體公司最新的混合信號(hào)技術(shù)提供了在相同的設(shè)計(jì)平臺(tái)上的數(shù)字和模擬集成功能。除了這些功能之外，使非易失性存儲(chǔ)器的融合成為可能：電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器可達(dá) 4 千字節(jié)，快閃記憶體高達(dá)半兆位或生產(chǎn)一次性編程（OTP）的應(yīng)用程序。不過從數(shù)字到模擬的鴻溝縮小在單一芯片上時(shí)必定會(huì)有問題發(fā)生。這些重要的問題不是沒有解決方案的?？梢酝ㄟ^使用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)隔離技術(shù)獲得超過預(yù)計(jì)的 10％至60％的使用面積。如圖 所示為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的混合信號(hào)片上系統(tǒng)的典型應(yīng)用框圖。最近期的混合信號(hào)技術(shù) AMIS 的發(fā)展，大大簡(jiǎn)化了這種驅(qū)動(dòng)功能的實(shí)施。對(duì)于許多應(yīng)用程序，如 8051 或 6502 的 8 位微控制器核是智能處理器的合適選擇。對(duì)于需要更多計(jì)算能力的高端應(yīng)用，轉(zhuǎn)移到 ARM 處理器是有可能的。1．混合信號(hào)應(yīng)用器件的門和內(nèi)存大小影響成本。這對(duì)混合信號(hào)設(shè)備來說是很少見的情況。因此，數(shù)字內(nèi)容（包括內(nèi)存）的數(shù)量對(duì)確定應(yīng)用程序的最好技術(shù)是很關(guān)鍵的。雖然每門電路或互連電阻的寄生電容的大小在幾何跌幅里是最穩(wěn)較低的，但它也較難預(yù)測(cè)。這對(duì)模擬和數(shù)字域都是好消息，在域里小電導(dǎo)與電容相互作用以創(chuàng)建更小的帶寬，因此也降低數(shù)據(jù)率。在模擬域，積蓄力量是有，但操作范圍的減少使設(shè)計(jì)任務(wù)更加艱難。這意味著電路的模擬部分必須更嚴(yán)格的控制，使其轉(zhuǎn)化為更大型、更匹配晶體管。5．更小幾何尺寸的線性也成為模擬設(shè)計(jì)中的一個(gè)考慮因素。通常由于產(chǎn)生更多噪音的大型和高速數(shù)字電路使情況更糟。這在很大程度上是由于較低水平的可預(yù)測(cè)性和寄生的性質(zhì)，也有些是由于技術(shù)的成熟引起的。移動(dòng)較小的技術(shù)。蘭 州 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)因?yàn)樯厦媪谐龅倪@些項(xiàng)目對(duì)理解幾何過程縮小是很重要的，實(shí)際上，模擬規(guī)模變得更大，更難。在模擬電路，由于信號(hào)電平降低，信噪比變得更糟，但噪音電平實(shí)際上可能上升。從這樣的一個(gè)例子可以看出，對(duì)于 D / A 和 A / D 轉(zhuǎn)換器，其性能對(duì)電路的規(guī)模非常重要。雖然這聽起來像是一件好事，而且對(duì)于數(shù)字電路，在模擬域，它一般能將晶體管增益降低。不幸的是，閾值電壓VT 與幾何規(guī)模不匹配。在純數(shù)字的世界，有幾種有益的方式：降低功率和減少輻射。%)35.( ??比 例 大 小蘭 州 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)3．跨導(dǎo)的特點(diǎn)是跨柵極和源極之間的漏電流和電壓的關(guān)系。這對(duì)數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)師來說都是好消息。人們期望， 微米的單元能夠比具有等效功能的 微米單元小 51％。這與全數(shù)字電路是大不相同的。為了了解多大的幾何區(qū)域能更適合一些混合信號(hào)應(yīng)用，人們需要了解其涉及的所有特征。一個(gè)汽車的例子是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤以提高駕駛員的安全和改善視野時(shí)，車的大燈會(huì)橫向發(fā)光。這種高壓混合信號(hào)技術(shù)與汽車電子應(yīng)用尤為相關(guān)，該領(lǐng)域需要更高的輸出電壓，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)或繼電器，將模擬信號(hào)調(diào)節(jié)功能和復(fù)雜的數(shù)字處理結(jié)合起來。傳統(tǒng)的混合信號(hào)技術(shù)允許如放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和過濾器等模擬控制和信號(hào)處理功能與如微控制器，存儲(chǔ)器，定時(shí)器和在一個(gè)單一的、定制的芯片上的邏輯控制功能等數(shù)字功能相結(jié)合，處理算法或數(shù)學(xué)計(jì)算的所有信號(hào)都是以數(shù)字方式進(jìn)行的，所以當(dāng)通過微控制器提交用于比較或處理的數(shù)據(jù)時(shí)，所有信號(hào)的模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)換都是強(qiáng)制性的。在許多情況下，由一個(gè) 8 位微控制器，或 32 位高端應(yīng)用程序可解決應(yīng)用程序本身的復(fù)雜性。這種技術(shù)采用了一系列深入到 IC 基板的隔離壕溝，有效地創(chuàng)建了片上的用于細(xì)致地控制噪聲和電源參數(shù)的“口袋” 。此外，高功率模擬功能的開關(guān)電流可干擾低壓數(shù)字處理器。例如，當(dāng)我們考慮汽車原始設(shè)備制造商的重新排位模塊的成本時(shí)，這樣做的好處是非常明顯的。有些人認(rèn)為從一個(gè)純粹的數(shù)字設(shè)計(jì)師的角度來看，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)過時(shí)，但它卻是處在汽車，工業(yè)和醫(yī)療行業(yè)的最前沿的技術(shù)。對(duì)于這些成熟市場(chǎng)的大部分應(yīng)用，數(shù)字化功能研究者正在尋找曾是純模擬設(shè)計(jì)的方法。最新的混合信號(hào)半導(dǎo)體工藝正在著力解決這些問題，本文將著重于當(dāng)具體指定集成混合信號(hào)解決方案時(shí)設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮的一些問題。 effectively creating onchip “pockets” where noise and power supply parameters are carefully controlled.On top of its protection skills, the deep trench technology also helps to minimize die area by allowing dense packing of highvoltage analog pockets with lowvoltage regions. You can obtain improvements in die area of 10 to 60 percent over designs that use standard junction isolation techniques.As mentioned earlier, the reason that system designers are using deep submicron technologies in those markets is often linked to the availability of devices in those technologies, not the plexity of the application itself. The plexity can be handled in many cases by an 8bit microcontroller, or 32bit for highend applications. Products such as 蘭 州 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)the ?181。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)都高度依賴計(jì)算機(jī)，從仿真到繪制原理圖，再到參數(shù)調(diào)節(jié)，可以說每一步都很艱難，每一步都是我一步一個(gè)腳印結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)踩下去的。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的時(shí)間，終于完成這次基于 Multisim 的鎖相解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。低通濾波器輸出的波形失真比較大，不過最后經(jīng)過抽樣判決電路整形后可以很好的解調(diào)出數(shù)字基帶脈沖。圖 非相干解調(diào)方式圖 相干解調(diào)方式該文 2ASK 的調(diào)制方法采用的是模擬相乘法，而調(diào)制則采用的是相干解調(diào)。蘭 州 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2PSK 調(diào)制解調(diào)電路圖仿真結(jié)果 2ASK 調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 2ASK 調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理在二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制中，載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化，實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種：（1）模擬相乘法：通過相乘器直接將載波和數(shù)字信號(hào)相乘得到輸出信號(hào)，這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的振幅來調(diào)制正弦載波的方式稱為模擬相乘法，其電路如圖 所示。其中圖 是采用模擬調(diào)頻的方法產(chǎn)生 2PSK 信號(hào),圖 是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生 2PSK 2PSK 時(shí)采用的是鍵控法。通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0176。1腳 GROUND/GND 接地2腳 INPUT+ 正向輸入端3腳 INPUT 反相輸入端7腳 OUTPUT 輸出端5腳 BALANCE 平衡6腳 BALANCE/STROBE 平衡/選通8腳 V+ 電源+4腳 V 電源 LM311引腳圖 抽樣判決電路圖 2FSK 解調(diào)電路的整體設(shè)計(jì)2FSK 解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)，2FSK 信號(hào)通過鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)。蘭 州 理 工 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 環(huán)路濾波器 3）壓控振蕩器的壓控特性如圖 所示，該特性說明壓控振蕩器的振蕩頻率ω u以 ω 0為中心，隨輸入信號(hào)電壓 uc（ t） 的變化而變化。如圖 所示:圖 模擬開關(guān)2）變頻電路變頻電路是將輸入的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)通過控制載頻轉(zhuǎn)換成已調(diào)信號(hào)，即2FSK 調(diào)制信號(hào)。各開關(guān)間的串?dāng)_很小，典型值為－50dB。每個(gè)封裝內(nèi)部有 4 個(gè)獨(dú)立的模擬開關(guān)，每個(gè)模擬開關(guān)有輸入、輸出、控制三個(gè)端子，其中輸入端和輸出端可互換。該文采用鍵控法產(chǎn)生 2FSK 信號(hào)，即用一個(gè)受基帶脈沖控制的開關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立頻率源的振蕩作為輸出。如圖 所示：模 擬 調(diào) 頻 器S ( t ) 2 F S K 模擬調(diào)頻法直接調(diào)頻法是頻移鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法。該特性的表達(dá)式為()ct （213）0()uocKut??? 壓控特性上式說明當(dāng) 隨時(shí)間而變時(shí)，壓控振蕩器的振蕩頻率 ω u也隨時(shí)間而變，鎖相()cUt環(huán)進(jìn)入“頻率牽引” ，自動(dòng)跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持 ω 0=ω i的狀態(tài)不變。則模擬乘法器的輸出電壓 uD為： （23）sin[()]cos[()]Dmoii oUKtt?????? （24） 11{sin[()]c)]}{incs[()]}22DmoiomoiottUtt?? ????用低通濾波器 LF 將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓 。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD） 、環(huán)路