模拟学习之始

jokerxb

    本人目前是大四暑假，刚要结束复微杯的模拟赛道的初赛，勉强做了一个pipeline adc，
开这个帖子本意是想督促自己好好学习，暑假少摸一点鱼，目前的计划是基本把一些模块的概念和结构简单的过一遍
大致构想是做一个低功耗BLE Transceiver结构 从最基础的BGR、LDO、LPF、LNA、PLL、ADC、PA、MIXer、VCO、DAC出发
我会坚持一个模块一个模块的原理分析和cadence电路和版图设计,如果研一课少一点或者导师push不严重的话我坚持至少两周内更新一次
之后有时间会反复刷拉扎维 allen gray的圣经，在学一下matlab simulink
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第一次更新————学习模拟IC的基础一、概述
    CMOS模拟集成电路是在传统的分立元器件模拟电路和BJT模拟电路基础上逐步发展而成的，模拟电路的设计包含形式与内容两方面的要求，形式上主要涉及电路结构的设计，而更关键的内容上则涉及电路参数的调整。模拟电路广义上讲还包括混合信号电路，数模混合系统一版包括电源管理（Power Management)、通信与接口（Communication & Interface)、数据转换（Data Coversion)、放大器（Amplifier)、比较器（Comparator)等五大模块。从功能上划分，模拟IP电路主要包括带隙电压基准BGR、集成运算放大器OpAmp、电压调节器VR、集成比较器Comp、振荡器OSC、模数转换器ADC、数模转换器DAC、锁相环PLL。共有小信号线性模拟IP、大信号非线性模拟IP、数模混合IP电路三大类。


二、模拟信号处理流程：



三、理论基础
1 基本概念的对应：
模拟信号——S&H——数字信号       电压——电流
BJT——CMOS                               时域t——频域s
静态——动态（瞬态）                   电感——电容
直流——交流                                稳态——振荡
线性——非线性                             小信号——大信号
共模——差模                                点——线——面
开环——闭环                                有源——无源


2 各器件层次



3 元器件
无源线性元件：电阻、电感、电容  (两端口器件不能放大，作用是提供静态工作点）
有源非线性元件：PN结、BJT、MOS（只有后两者能够放大，PN结构成后两者）
电路=元器件+各种连接


3.1 电阻
欧姆定律：



3.2 电容(电感因为集成电路不好集成，用的地方十分少，就不单独介绍了，和电容是对偶关系）
公式定义：

设计时就是改变W*L来改变C的电容值
电容的线性微分方程：Q=CV，变化为：

在小信号范围做傅里叶变化得到容抗：

所以电容上的电压不能突变，通交流，隔直流（w为0,容抗无穷大）
因为容抗中有j,所以可以做相移、频率补偿等等，这是电容作用的理论支持
电容的应用：



3.3  PN结
PN结是由P型半导体和N型半导体组成的非线性元件
和电阻的区别是PN结的导通电流为扩散电流，电阻为漂移电流
PN正向导通（指数关系，电流变化很大时电压变化不大，叫做电压钳位）,反向截至直至击穿
电流公式为：




对于交流参数：



PN结的应用;



3.4 BJT由两个背靠背PN组成，要求基极要足够窄，发射结正偏 集电结反偏



3.5 MOS(集成电路最重要的器件）

MOS是通过栅压VGS的电荷感应是P-Sub,反型，与S、D形成联通，相当于一个导通电阻
VGS主控，VDS辅控，所以Ids=f(VGS，VDS)
因为电流方向为S流入D，所以NMOS、PMOS符号如下：

MOS的线性区、饱和区电流公式简单数学推导得：



I-V特性曲线


需要注意MOS管的三个二阶效应：


MOS的AC特性：

mos的信号放大就是gm/gd,
gm为VGS变化时电流的变化，很明显，在饱和区时，VGS变化时电流的变化较大，VDS变化时电流处于恒流区变化很小，
线性区时，VGS变化时电流的变化较小，VDS变化时电流变化很大，所以信号放大要使mos处于饱和区

罗伟淞

顶一下，有一说一，有几张图在吴金老师的课件里看到过啊

bo_feng

点个赞！！！

JetYeah

赞，有几个点的理解让人眼前一亮。

jokerxb

罗伟淞 发表于 2021-7-31 19:11
顶一下，有一说一，有几张图在吴金老师的课件里看到过啊

学长好

子车天纵

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模拟萌新

准研一方向数模混合信号IC，想问下研究生阶段要学这么多模块吗

jokerxb

模拟萌新 发表于 2021-8-4 11:38
准研一方向数模混合信号IC，想问下研究生阶段要学这么多模块吗

老哥好，你数模混合的话专攻ADC,DAC就行，
我这全是兴趣，哎，我要转行了

Jack~fa

jokerxb 发表于 2021-8-4 21:05
老哥好，你数模混合的话专攻ADC,DAC就行，
我这全是兴趣，哎，我要转行了
...

转行是不做IC了吗？

jokerxb

Jack~fa 发表于 2021-8-5 11:25
转行是不做IC了吗？

被老师鸽了，研究生换方向了
不过模拟是兴趣，课余时间会进行学习