数模混合信号电路设计_第一讲
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Ch.1概述4
华侨大学IC设计中心
SOC是最近十几年才出现的概念，是将 系统的多种功能集成在单一的芯片上， 并加以封装便形成了一个系统级芯片。 通常是将MPU、DSP图像处理、存储器、 RF和逻辑电路集成在一起。这种芯片包 括专用集成电路（ASIC），可以满足高 端计算机、3G通讯、网络服务器等的应 用需要。
华侨大学IC设计中心
Cadence 中的 中的Spetreverilog
1. 数模混合仿真的环境
仿真器 工作环境 层次编辑器
HierarchyHierarchy-Editor
屏幕输出
Spetreverilog 仿真器
波形文件
顶层原理图
SchematicWindow 用户定义文件
Ch.1概述20
华侨大学IC设计中心
Ch.1概述25
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计
1 建立自己的设计库 名字 design_101
Ch.1概述26
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计 1.建立一个设计库 建立一个设计库
Ch.1概述5
华侨大学IC设计中心
SIP与SOC是两项平行发展的系统集成技术， 它们都顺应了电子产品高性能、多功能、小型 化、轻量化和高可靠性的发展趋势。从发展的 历程来看，SOC与SIP是极为相似的，两者均 希望将逻辑组件、数字、模拟、无源器件整合 在一个单元中。然而就发展方向而言，两者有 很大的不同：SOC是从设计的角度出发，目的 是将一个系统整合到一块IC芯片上去；而SIP 则是由封装的角度出发，将不同功能的芯片整 合于一个电子封装结构体内。
1.数-模电路设计 数 模电路设计
schemetic
schemetic
时钟发生器 Verilog-editor
计数器
Ch.1概述24
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计
Lib
Counter_1 Verilog symbo
Clk_1 schem
Ch.1概述32
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
Ch.1概述33
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
华侨大学IC设计中心
Ch.1概述9
华侨大学IC设计中心
数模混合电路设计流程
算法设计
数字设计 模拟设计 数模混合验证 数字版图 模拟版图 数模混合验证 Tape-out
Ch.1概述10
数模混合信号仿真
1.模拟信号模拟 模拟信号模拟
指基于节点积分分析的瞬态模拟仿真方法
华侨大学IC设计中心
f1(x1, x2,…) =0 f2(x1, x2,…) =0 … … …
用高斯消去法 求解线性方程 Ch.1概述11
数模混合信号仿真
2.数字信号模拟 数字信号模拟
华侨大学IC设计中心
是指基于松弛算法的由事件驱动的一种仿真模拟方式。 松弛算法 事件驱动 ： testbench 是指基于松弛算法的由事件驱动的一种仿真模拟方式。
1
2
3
4
Ch.1概述12
数模混合信号仿真
3. 混合信号模拟
建立层次化文件
混合信号模拟的特点
建立层次文件
配置仿真环境
设置仿真环境 操作示例 仿真
仿真验证 Ch.1概述22
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计 2.数字电路设计 数字电路设计 3. 模拟电路设计
华侨大学IC设计中心
Ch.1概述23
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
华侨大学IC设计中心
以特定的组合方式处理电路中的模拟数字信号的仿真过程
单仿真器架构
模拟 信号 数字 简化 信号 模拟 信号 模拟 信号
源自文库
双仿真器架构
数字 信号
模拟信号 仿真器
模拟信号 仿真器
数字信号 仿真器
Ch.1概述13
数模混合信号仿真
3. 混合信号模拟
华侨大学IC设计中心
Cadence spetreverilog解决方案 解决方案 混合仿真环境
B:节约模拟的时间。 节约模拟的时间。 节约模拟的时间 对于一些成熟的已经知道电路输入输出特性的电路， 对于一些成熟的已经知道电路输入输出特性的电路，可以用 verilog写出其特性，这样的话，模拟的时间可以大大的缩短。 写出其特性， 写出其特性 这样的话，模拟的时间可以大大的缩短。 当然，还有就是verilog 的老本家 数字电路，也可以用 的老本家--数字电路 数字电路， 当然，还有就是 verilog写出 写出foundational，节约模拟的时间。 ，节约模拟的时间。 写出 Ch.1概述19
华侨大学IC设计中心
模拟设计
混合原理图 数模混合验证 建立层次化文件 数字版图 模拟版图 配置仿真环境 数模混合验证 仿真验证 Tape-out Ch.1概述17
数模混合信号仿真
2.大型数字系统仿真
大部分电路使用verilog仿真器仿真； 仿真器仿真； 大部分电路使用 仿真器仿真 指定的关键部分电路使用模拟仿真器以达到高精度. 指定的关键部分电路使用模拟仿真器以达到高精度
Ch.1概述3
华侨大学IC设计中心
SOC（system on chip，系统级芯片）与SIP是当 今电子产业最热门的两项技术。在IC领域内， SOC是最高级的芯片；在IC封装领域，SIP是最 高级的封装。两者都可以达到系统级的性能。 从设计角度出发，希望在芯片上实现系统的功 能。在理想的情况下，SOC可以实现最低的成 本、最小的尺寸和最优的性能。但是到目前为 止，采用SOC方案还无法解决非硅芯片（如 GaAs、GeSi芯片）和MEMS晶片的集成。若从 封装的角度出发，作为另外一种解决方案，系 统级封装(SIP)得到越来越多的关注
Ch.1概述2
系统整合技术的演变
华侨大学IC设计中心
电路板上的系统整合(System-on-Board, SOB):将分立元件在PCB板上进行导线的互 连，连线太多，电性能受到极大的影响。 SIP(System in Package)整合技术:是一种封装 技术，指将多种IC芯片和多种电子元器件 封装在一起； SOC（system on chip，系统级芯片）是将系 统的多种功能集成在单一的芯片上，并加以 封装便形成了一个系统级芯片。
Verilog-XL Spetre IPC = interprocess communication
仿真输出数据库
Ch.1概述14
华侨大学IC设计中心
MMSIM : Virtuoso Multi-Mode Simulation
Cadence MMSIM是电子设计行业首个端到端的定制IC 仿真与验证解决方案。使用通用、全集成的网表和模 型数据库来仿真射频、模拟、存储器和混合信号设计 及设计模块。Cadence MMSIM能够让设计者在仿真引 擎间自由切换，而不产生任何兼容或解释问题，从而 提高了一致性、精确性和设计覆盖面，同时缩短了时 间周期并降低了风险。整体效果是该产品降低了采用、 支持和拥有成本，并加快了产品上市时间。Virtuoso MMSIM 提供了整体、集成化的仿真解决方案和共享 的许可模型，可更好地满足各种用户需求。该解决方 案包括Virtuoso Spectre Circuit Simulator、Virtuoso 这些 仿真器都包含分层次的配置，针对不同的设计复杂性 均有针对性的增强。所有这些都紧密集成在Virtuoso平 台模拟设计环境中。
华侨大学IC设计中心
Mixed Signal Processing & RF/Analog IC TRx architectures Signal IC Digital ASIC AD
90º Baseband processing TRx calibration TRx control
Multi-band Multimode Antenna Interface
AD
DA
90º
TRx performanc enhancement
DA
Adaptive front- SoC/SoP design end design methodology Control signals
Noise coupling/ Interference issues
Ch.1概述8
低中频接收机架构
华侨大学IC设计中心
Ch.1概述18
数模混合信号仿真
3.仿真提速 仿真提速
A:用作信 号发生器。 用作信 号发生器。
华侨大学IC设计中心
仿真的时候，需要不少的激励信号， 仿真的时候，需要不少的激励信号，而且有着严格的时序关 要是用pulse电源或是别的什么电源来做的话，可要累死 电源或是别的什么电源来做的话， 系，要是用 电源或是别的什么电源来做的话 人的。 写模块的foundational，就 可以比较方便快 人的。用verilog写模块的 写模块的 ， 捷的构成一个信号发生器。 捷的构成一个信号发生器。
Ch.1概述34
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
3.模拟电路设计 模拟电路设计
1 在设计库中使用 在设计库中使用Composer-Schemetic建立一个元件 建立一个元件 名字 clk_01 视图 schematic 2 编辑 schematic文件，输入 文件， 文件 输入clk_01的电路图 的电路图
Ch.1概述6
华侨大学IC设计中心
SIP与SOC各有所长。SIP的优点是可实现高功 能、开发周期短、低价格等。SOC优点是低功 耗、高性能、实装面积小等。两者互为促进， 协同发展，并都可以实现系统集成。用户可以 根据自己的实际情况作出最佳的选择。
Ch.1概述7
SoC例子 例子
SoC/SoP trade-offs
Cadence 中的 中的Spetreverilog
2. 数模混合仿真的数据流
Ch.1概述21
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
混合信号模拟简介
数字设计 模拟设计
2 1
数字 模拟电路设计 混合信号模拟的实现 制作顶层文件
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
制作顶层文件
4
3
华侨大学IC设计中心
数模混合信号集成电路设计 第一讲 概论
华侨大学·电子与信息工程学院 电子工程系 杨骁 凌朝东
xiaoyanghqu@hqu.edu.cn
系统集成
华侨大学IC设计中心
人们总是希望电子产品的功能丰富，体 积小；工程师们一直朝着这个目标努力, 使得系统集成技术不断的发展 1970年代的电脑，其体积非常庞大，计 算速度非常慢；现在？
Ch.1概述27
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计
1 在设计库中使用 在设计库中使用Verilog-editor建立一个元件 建立一个元件 名字 counter_01 视图 functional 2 编辑 verilog文件，输入 文件， 文件 输入counter_1代码 代码 3 符号化 符号化counter_01, 生成 生成symbol视图 视图
Ch.1概述30
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
verilog
symbo Ch.1概述31
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
Ch.1概述15
数模混合信号仿真
华侨大学IC设计中心
Cadence Muti-Mode仿真 仿真(MMSIM)解决方案 仿真 解决方案
混合信号仿真
Cadence 芯片级电路验证 spetreverilog
模拟信号仿真
射频信号仿真
Ch.1概述16
数模混合信号仿真
1. 数模混合设计
算法设计 数字设计 模拟设计 数字设计
Ch.1概述28
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计 1.建立一个 建立一个verilog元件 建立一个 元件
Ch.1概述29
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 2.输入 输入verilog代码 输入 代码
华侨大学IC设计中心
SOC是最近十几年才出现的概念，是将 系统的多种功能集成在单一的芯片上， 并加以封装便形成了一个系统级芯片。 通常是将MPU、DSP图像处理、存储器、 RF和逻辑电路集成在一起。这种芯片包 括专用集成电路（ASIC），可以满足高 端计算机、3G通讯、网络服务器等的应 用需要。
华侨大学IC设计中心
Cadence 中的 中的Spetreverilog
1. 数模混合仿真的环境
仿真器 工作环境 层次编辑器
HierarchyHierarchy-Editor
屏幕输出
Spetreverilog 仿真器
波形文件
顶层原理图
SchematicWindow 用户定义文件
Ch.1概述20
华侨大学IC设计中心
Ch.1概述25
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计
1 建立自己的设计库 名字 design_101
Ch.1概述26
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计 1.建立一个设计库 建立一个设计库
Ch.1概述5
华侨大学IC设计中心
SIP与SOC是两项平行发展的系统集成技术， 它们都顺应了电子产品高性能、多功能、小型 化、轻量化和高可靠性的发展趋势。从发展的 历程来看，SOC与SIP是极为相似的，两者均 希望将逻辑组件、数字、模拟、无源器件整合 在一个单元中。然而就发展方向而言，两者有 很大的不同：SOC是从设计的角度出发，目的 是将一个系统整合到一块IC芯片上去；而SIP 则是由封装的角度出发，将不同功能的芯片整 合于一个电子封装结构体内。
1.数-模电路设计 数 模电路设计
schemetic
schemetic
时钟发生器 Verilog-editor
计数器
Ch.1概述24
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计
Lib
Counter_1 Verilog symbo
Clk_1 schem
Ch.1概述32
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
Ch.1概述33
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
华侨大学IC设计中心
Ch.1概述9
华侨大学IC设计中心
数模混合电路设计流程
算法设计
数字设计 模拟设计 数模混合验证 数字版图 模拟版图 数模混合验证 Tape-out
Ch.1概述10
数模混合信号仿真
1.模拟信号模拟 模拟信号模拟
指基于节点积分分析的瞬态模拟仿真方法
华侨大学IC设计中心
f1(x1, x2,…) =0 f2(x1, x2,…) =0 … … …
用高斯消去法 求解线性方程 Ch.1概述11
数模混合信号仿真
2.数字信号模拟 数字信号模拟
华侨大学IC设计中心
是指基于松弛算法的由事件驱动的一种仿真模拟方式。 松弛算法 事件驱动 ： testbench 是指基于松弛算法的由事件驱动的一种仿真模拟方式。
1
2
3
4
Ch.1概述12
数模混合信号仿真
3. 混合信号模拟
建立层次化文件
混合信号模拟的特点
建立层次文件
配置仿真环境
设置仿真环境 操作示例 仿真
仿真验证 Ch.1概述22
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计 2.数字电路设计 数字电路设计 3. 模拟电路设计
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Ch.1概述23
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数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
华侨大学IC设计中心
以特定的组合方式处理电路中的模拟数字信号的仿真过程
单仿真器架构
模拟 信号 数字 简化 信号 模拟 信号 模拟 信号
源自文库
双仿真器架构
数字 信号
模拟信号 仿真器
模拟信号 仿真器
数字信号 仿真器
Ch.1概述13
数模混合信号仿真
3. 混合信号模拟
华侨大学IC设计中心
Cadence spetreverilog解决方案 解决方案 混合仿真环境
B:节约模拟的时间。 节约模拟的时间。 节约模拟的时间 对于一些成熟的已经知道电路输入输出特性的电路， 对于一些成熟的已经知道电路输入输出特性的电路，可以用 verilog写出其特性，这样的话，模拟的时间可以大大的缩短。 写出其特性， 写出其特性 这样的话，模拟的时间可以大大的缩短。 当然，还有就是verilog 的老本家 数字电路，也可以用 的老本家--数字电路 数字电路， 当然，还有就是 verilog写出 写出foundational，节约模拟的时间。 ，节约模拟的时间。 写出 Ch.1概述19
华侨大学IC设计中心
模拟设计
混合原理图 数模混合验证 建立层次化文件 数字版图 模拟版图 配置仿真环境 数模混合验证 仿真验证 Tape-out Ch.1概述17
数模混合信号仿真
2.大型数字系统仿真
大部分电路使用verilog仿真器仿真； 仿真器仿真； 大部分电路使用 仿真器仿真 指定的关键部分电路使用模拟仿真器以达到高精度. 指定的关键部分电路使用模拟仿真器以达到高精度
Ch.1概述3
华侨大学IC设计中心
SOC（system on chip，系统级芯片）与SIP是当 今电子产业最热门的两项技术。在IC领域内， SOC是最高级的芯片；在IC封装领域，SIP是最 高级的封装。两者都可以达到系统级的性能。 从设计角度出发，希望在芯片上实现系统的功 能。在理想的情况下，SOC可以实现最低的成 本、最小的尺寸和最优的性能。但是到目前为 止，采用SOC方案还无法解决非硅芯片（如 GaAs、GeSi芯片）和MEMS晶片的集成。若从 封装的角度出发，作为另外一种解决方案，系 统级封装(SIP)得到越来越多的关注
Ch.1概述2
系统整合技术的演变
华侨大学IC设计中心
电路板上的系统整合(System-on-Board, SOB):将分立元件在PCB板上进行导线的互 连，连线太多，电性能受到极大的影响。 SIP(System in Package)整合技术:是一种封装 技术，指将多种IC芯片和多种电子元器件 封装在一起； SOC（system on chip，系统级芯片）是将系 统的多种功能集成在单一的芯片上，并加以 封装便形成了一个系统级芯片。
Verilog-XL Spetre IPC = interprocess communication
仿真输出数据库
Ch.1概述14
华侨大学IC设计中心
MMSIM : Virtuoso Multi-Mode Simulation
Cadence MMSIM是电子设计行业首个端到端的定制IC 仿真与验证解决方案。使用通用、全集成的网表和模 型数据库来仿真射频、模拟、存储器和混合信号设计 及设计模块。Cadence MMSIM能够让设计者在仿真引 擎间自由切换，而不产生任何兼容或解释问题，从而 提高了一致性、精确性和设计覆盖面，同时缩短了时 间周期并降低了风险。整体效果是该产品降低了采用、 支持和拥有成本，并加快了产品上市时间。Virtuoso MMSIM 提供了整体、集成化的仿真解决方案和共享 的许可模型，可更好地满足各种用户需求。该解决方 案包括Virtuoso Spectre Circuit Simulator、Virtuoso 这些 仿真器都包含分层次的配置，针对不同的设计复杂性 均有针对性的增强。所有这些都紧密集成在Virtuoso平 台模拟设计环境中。
华侨大学IC设计中心
Mixed Signal Processing & RF/Analog IC TRx architectures Signal IC Digital ASIC AD
90º Baseband processing TRx calibration TRx control
Multi-band Multimode Antenna Interface
AD
DA
90º
TRx performanc enhancement
DA
Adaptive front- SoC/SoP design end design methodology Control signals
Noise coupling/ Interference issues
Ch.1概述8
低中频接收机架构
华侨大学IC设计中心
Ch.1概述18
数模混合信号仿真
3.仿真提速 仿真提速
A:用作信 号发生器。 用作信 号发生器。
华侨大学IC设计中心
仿真的时候，需要不少的激励信号， 仿真的时候，需要不少的激励信号，而且有着严格的时序关 要是用pulse电源或是别的什么电源来做的话，可要累死 电源或是别的什么电源来做的话， 系，要是用 电源或是别的什么电源来做的话 人的。 写模块的foundational，就 可以比较方便快 人的。用verilog写模块的 写模块的 ， 捷的构成一个信号发生器。 捷的构成一个信号发生器。
Ch.1概述34
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
3.模拟电路设计 模拟电路设计
1 在设计库中使用 在设计库中使用Composer-Schemetic建立一个元件 建立一个元件 名字 clk_01 视图 schematic 2 编辑 schematic文件，输入 文件， 文件 输入clk_01的电路图 的电路图
Ch.1概述6
华侨大学IC设计中心
SIP与SOC各有所长。SIP的优点是可实现高功 能、开发周期短、低价格等。SOC优点是低功 耗、高性能、实装面积小等。两者互为促进， 协同发展，并都可以实现系统集成。用户可以 根据自己的实际情况作出最佳的选择。
Ch.1概述7
SoC例子 例子
SoC/SoP trade-offs
Cadence 中的 中的Spetreverilog
2. 数模混合仿真的数据流
Ch.1概述21
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
混合信号模拟简介
数字设计 模拟设计
2 1
数字 模拟电路设计 混合信号模拟的实现 制作顶层文件
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
制作顶层文件
4
3
华侨大学IC设计中心
数模混合信号集成电路设计 第一讲 概论
华侨大学·电子与信息工程学院 电子工程系 杨骁 凌朝东
xiaoyanghqu@hqu.edu.cn
系统集成
华侨大学IC设计中心
人们总是希望电子产品的功能丰富，体 积小；工程师们一直朝着这个目标努力, 使得系统集成技术不断的发展 1970年代的电脑，其体积非常庞大，计 算速度非常慢；现在？
Ch.1概述27
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计
1 在设计库中使用 在设计库中使用Verilog-editor建立一个元件 建立一个元件 名字 counter_01 视图 functional 2 编辑 verilog文件，输入 文件， 文件 输入counter_1代码 代码 3 符号化 符号化counter_01, 生成 生成symbol视图 视图
Ch.1概述30
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数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
verilog
symbo Ch.1概述31
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数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 3.生成 生成symbol视图 生成 视图
Ch.1概述15
数模混合信号仿真
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Cadence Muti-Mode仿真 仿真(MMSIM)解决方案 仿真 解决方案
混合信号仿真
Cadence 芯片级电路验证 spetreverilog
模拟信号仿真
射频信号仿真
Ch.1概述16
数模混合信号仿真
1. 数模混合设计
算法设计 数字设计 模拟设计 数字设计
Ch.1概述28
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
1.数-模电路设计 数 模电路设计 1.建立一个 建立一个verilog元件 建立一个 元件
Ch.1概述29
华侨大学IC设计中心
数字-模拟电路设计 数字 模拟电路设计
2.数字电路设计 数字电路设计 2.输入 输入verilog代码 输入 代码