模擬工程師主要學習的工學方向,主要是研究集成電路設計、測試驗證等,我們俗稱“做設計”,以清華啊、復旦、哈工大、天大等等為典型。純正的集成電路設計包含數(shù)字IC和模擬IC兩個方向,它們擁有各自不同的應用領域,一般數(shù)字IC的器件密度在平方毫米上可以達到千萬和億的數(shù)量級,模擬IC則低幾個數(shù)量級。
理學方向主要研究半導器件體材料,芯片制造等微電子電路物理層面上的東西,我們俗稱“做器件”,以吉大、山大和北大等為強。在中國IC行業(yè),“做器件”就業(yè)面相對窄些,此方向的學生去研究所和代工廠的很多。
模擬IC繼承了傳統(tǒng)電路設計的精髓,設計者利用設計軟件工具,計算參數(shù)布局電路元器件來完成一個電路。做模擬IC靠得是經(jīng)驗和耐力,且越老越吃香,通常培養(yǎng)一個合格的模擬IC工程師要十年的時間,本科剛剛畢業(yè)就想從事設計工作基本不可能。曾經(jīng)看過這樣一句話,模擬工程師的基本工具就是:一支鉛筆,一個計算器,一張草稿紙和一臺計算機。
模擬IC具體可以分為射頻集成電路設計,數(shù)字模擬混合集成電路設計AD/DA和常規(guī)模擬集成電路設計等幾個方向。
做模擬IC的人都知道三本圣經(jīng):
1.《模擬CMOS集成電路設計》,拉扎維著;
《Design of Analog CMOS integrated Circuits》,Behzad Razavi,這本書相對容易入手,而且西安交大陳貴燦翻譯的中文版也相當有水平。就我個人對這本書的學習經(jīng)驗來說:需要自己仔細推導書中的結論、例子會有很大收獲!這本書精華的最大一部分在于它的習題,做一遍有一遍的收獲,受益匪淺(可以在網(wǎng)上搜到英文習題解答)。
2.《CMOS模擬集成電路設計》,艾倫著;
《CMOS analog circuit design》 2TH. P.E.Allen, D.R.Holberg. 這本書對于實際的工程內容講述的很好,對于做工程的人來說有很大的幫助! 不過,建議大家盡量看英文原版!中文版翻譯不是太好!
拉扎維和艾倫的教材是最受歡迎的兩本,二者各有所長,Razavi注重理論講解,Allen注重工程實用性。在研究生階段,這兩本是缺一不可的,兩者相互配合是最佳的使用方式。
3.《模擬集成電路分析與設計》,格雷著;
《Analysis and design of analog integrated circuits》, P.R. Gray, P.J. Hurst, Lewis and R.G.Meyer. 4TH. 這是模擬集成電路設計的最經(jīng)典的教材。這本書側重于理論分析,但對新手來說內容全面但有些深奧。 強烈建議大家看英文原版,高教社的引文版似乎已經(jīng)脫銷!高教社出版的的中文版(北航翻譯)太垃圾了,誤導人!
當然,模擬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(shù)字電路、大規(guī)模集 成電路的發(fā)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(shù)字電路無法取代的,例如 RF 射頻電路的設計!這里將模擬電路設計中應該注意的問題總結如下:
(1)為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路,通常要求在反饋環(huán)外面使用一個小電阻或扼流圈給容性負載提供一個緩沖;
(2)積分反饋電路通常需要一個小電阻(約 560 歐)與每個大于 10pF 的積分電容串聯(lián);
(3)在反饋環(huán)外不要使用主動電路進行濾波或控制 EMC 的 RF 帶寬,而只能使用被動元件(最好為 RC 電路)。僅僅在運放的開環(huán)增益比閉環(huán)增益大的頻率下,積分反饋方法才有效。在更高的頻率下,積分電路不能控制頻率響應;
(4)為了獲得一個穩(wěn)定的線性電路,所有連接必須使用被動濾波器或其他抑制方法(如光電隔離)進行保護;
(5)使用 EMC 濾波器,并且與 IC 相關的濾波器都應該和本地的 0V 參考平面連接;
(6)在外部電纜的連接處應該放置輸入輸出濾波器,任何在沒有屏蔽系統(tǒng)內部的導線連接處都需要濾波,因為存在天線效應。另外,在具有數(shù)字信號處理或開關模式的變換器的屏蔽系統(tǒng)內部的導線連接處也需要濾波;