混合信号设计方法学指导

作者: 布瑞恩·贝利（Brian bailey）著 , 布瑞恩·贝利（Brian bailey）著 , 陈春章译

出版社: 科学出版社

出版时间: 2014-12

版次: 1

ISBN: 9787030419590

定价: 98.00

装帧: 平装

开本: 32开

纸张: 胶版纸

页数: 404页

字数: 506千字

正文语种: 简体中文

丛书: 信息科学技术学术著作丛书

分类: 工程技术

16人买过

　　当代混合信号设计包含了模拟混合信号知识产权模块设计和系统芯片设计，《混合信号设计方法学指导：模拟混合信号IP和SoC的设计、验证与实现的先进方法学》是关于这些设计的先进方法、验证手段和具体实施的第一本专业指导书，它涵盖了从系统架构设计到先进工艺设计的内容。《混合信号设计方法学指导：模拟混合信号IP和SoC的设计、验证与实现的先进方法学》首先讨论了混合信号设计的趋势和挑战，然后分别介绍了用行为模型代表模拟功能的抽取方法、基于断言的指标驱动验证方法、混合信号设计中低功耗意向的验证方法等。模拟设计师已经习惯于就事论事的传统的单个作业的模拟设计模式，《混合信号设计方法学指导：模拟混合信号IP和SoC的设计、验证与实现的先进方法学》强调了学习先进设计方法的迫切性及其益处。　　 Jess Chen，1977年在加州大学伯克利分校获得物理和应用数学的学士学位，1982年在圣荷塞州立大学获得电气工程硕士学位，1985年在斯坦福大学获得控制理论工程硕士学位，1991年从圣克拉拉大学获得机械工程硕士学位。在为模拟系统编写行为模型领域，积累了超过三十多年的经验。从业的前十五年，在LMS(Lockheed Martin Sunnyvale)为航天器功耗系统、太阳能阵列系统和摩托驱动器进行建模和仿真分析。之后在Cadence公司工作五年，采用自上而下和自下而上的设计方法为射频系统开发行为级模型。随后专注于射频系统的设计、分析和功能验证。目前担任高通公司(Qualcomm)主任设计经理，他所负责的工作组成功研制了第一个射频、混合信号和功耗管理系统。作者简介
译者序
序
前言
致谢
翻译人员与审稿人员名单
第1章混合信号设计趋势与挑战1
1.1导言1
1.2混合信号验证2
1.3行为建模4
1.4低功耗验证5
1.5可测试性设计6
1.6芯片规划6
1.7混合信号IP的重用7
1.8全芯片签核8
1.9衬底噪声9
1.10集成电路与封装协同设计9
1.11设计合作与数据管理10
参考文献10
第2章混合信号设计方法回顾12
2.1自上而下与自下而上的设计方案12
2.2系统设计?片上系统设计和IP设计13
2.3模拟为中心的混合信号方法学14
2.4数字为中心的混合信号方法学15
2.5统一的同步的混合信号方法学18
2.6选择正确的方法学21
2.7低功耗与混合信号设计22
参考文献24
第3章模拟混合信号行为级建模26
3.1概述26
3.2模型类别27
3.2.1模型开发28
3.2.2设计的拓扑考虑28
3.3模型种类29
3.3.1离散数字建模30
3.3.2连续模拟建模30
3.3.3混合信号建模31
3.3.4实数建模31
3.3.5组合建模方式32
3.4基本建模格式32
3.4.1模型工作模式描述32
3.4.2混合信号可编程增益放大器模型33
3.4.3模拟PGA模型37
3.4.4实数PGA模型39
3.4.5数字PGA模型41
3.5补充模型代码实例42
3.5.1数字:VerilogD触发器42
3.5.2模拟:Verilog‐A运算放大器44
3.5.3混合信号:Verilog‐AMS数模转换器48
3.5.4实数建模52
3.6建模最优方法考量55
3.6.1模拟最佳方法56
3.6.2数字最佳方法62
3.6.3混合信号最佳方法63
3.6.4实数最佳方法66
3.6.5模型和电路工作的比较验证67
3.6.6离散多驱动解析69
3.7总结70
参考文献70
第4章混合信号验证方法学72
4.1概述72
4.1.1混合信号仿真器是验证的基础73
4.1.2设计划分，验证计划，测试回归74
4.1.3基于断言的验证74
4.1.4覆盖率测量75
4.2混合信号仿真是验证的基础76
4.2.1数字和模拟验证过程的差距76
4.2.2混合信号和混合级别的仿真77
4.2.3新的方式看待混合信号验证77
4.2.4模拟和数字的交互78
4.2.5混合信号同步80
4.2.6什么构成了未来的混合信号仿真器81
4.3设计分割?仿真计划?回归测试83
4.3.1设计分割83
4.3.2测试计划84
4.3.3回归测试87
4.4基于断言的验证87
4.4.1模拟和混合信号空间的断言89
4.4.2混合信号断言应用89
4.4.3模拟和混合信号的现有断言方法90
4.4.4在Verilog‐AMS中使用PSL92
4.4.5在混合设计中使用SystemVerilog断言93
4.4.6使用取值应用断言到纯模拟特性94
4.4.7标准委员会的活动95
4.4.8混合信号的Σ‐ΔADC实例96
4.4.9结论101
4.5覆盖率测量102
4.5.1数字覆盖率方法103
4.5.2混合信号覆盖需求104
4.6指标驱动的混合信号验证107
4.6.1模拟验证计划109
4.6.2构建UVM‐MS验证环境110
4.6.3收集覆盖率110
4.6.4生成输入113
4.6.5检查模拟功能115
4.6.6使用断言117
4.6.7时钟，复位和电源控制117
4.6.8模拟模型的建立和确认118
4.6.9集成测试环境118
4.6.10连接测试平台119
4.6.11系统级参数和时序120
4.6.12创建运行脚本和其他支持文件121
4.6.13推荐的目录结构121
4.6.14回归和计划之间的循环闭合122
4.6.15更新SoC级测试计划123
4.6.16进入SoC级123
4.7混合信号设计的低功耗意图验证125
4.7.1低功耗简介125
4.7.2基本低功耗特性概述126
4.7.3多电压域128
4.7.4混合信号中的低功耗128
4.7.5逻辑到电气转换129
4.7.6电气到逻辑转换131
4.7.7用低功耗规范控制模拟电源供电131
4.8混合信号低功耗验证的挑战133
4.8.1具有电源感知的电气到逻辑转换的参考电压选择133
4.8.2多驱动和标称电压之间的冲突134
参考文献138
第5章验证射频电路设计的实用方法139
5.1验证与建模的关系139
5.2行为级模型140
5.3通带模型141
5.3.1放大器的非线性141
5.3.2放大器的噪声145
5.3.3放大器的实现146
5.3.4正交调制器147
5.3.5正交调制器的实现149
5.3.6正交解调器151
5.3.7正交解调器的实现152
5.4基带等效模型154
5.4.1放大器的非线性156
5.4.2放大器的噪声157
5.4.3放大器的端口电阻159
5.4.4放大器的实现159
5.4.5同相‐正交调制器165
5.4.6IQ解调器167
5.4.7时域噪声:一个相位噪声的例子169
5.4.8电抗元件171
5.5举例173
5.5.1正常卷饼图173
5.5.2频率偏移174
5.5.3IQ增益失配174
5.5.4IQ相位失配(正交误差)176
5.5.5AM/AM转换176
5.5.6滤波带宽的缩小177
5.5.7相位噪声177
5.6功能验证模型178
5.6.1信号路径策略180
5.6.2伪电信号182
参考文献182
第6章事件驱动的锁相环时域行为建模184
6.1引言184
6.2锁相环电路分析185
6.2.1频域分析的连续时间相位域近似方法185
6.2.2频域分析的离散时间相位域模型187
6.2.3时域仿真187
6.3锁相环性能指标188
6.3.1捕获范围和输出频率范围188
6.3.2锁相环的稳定性188
6.3.3带宽?峰化和跟踪行为188
6.3.4锁定时间189
6.3.5静态相位误差190
6.4时钟抖动190
6.5锁相环时域建模191
6.5.1鉴相器191
6.5.2电荷泵电路195
6.5.3环路滤波器198
6.5.4可控振荡器的建模199
6.5.5在事件驱动的模型中加入抖动205
6.6时域PLL范例206
6.6.1PLL模型和对比206
6.6.2PLL中的频率转变207
6.6.3建模过程中的电磁干扰抑制208
6.7其他相关电路209
6.7.1延时锁相环209
6.7.2时钟恢复PLL209
6.8总结211
参考文献211
第7章验证数字辅助的模拟电路213
7.1数字辅助的模拟电路设计的必要性213
7.1.1工艺尺寸成比例降低对模拟设计的影响213
7.1.2使用数字辅助电路克服设计折中215
7.1.3尺寸等比例减小的模拟电路设计策略215
7.2设计实例:带有数字校正的VCO216
7.3设计实例:带有动态元件匹配的多位Delta‐SigmaADC218
7.4设计范例:一个有源RC信道滤波器的校准220
7.4.1信道滤波器的设计221
7.4.2信道滤波器的校准方法223
7.4.3校准滤波器224
7.4.4校准后的验证224
7.5数字辅助模拟设计的混合信号验证226
7.6带有校准的有源RC滤波器的混合信号验证228
7.6.1验证目的228
7.6.2验证方案228
7.6.3行为模型方案229
7.7总结230
参考文献230
第8章混合信号物理实现方法学232
8.1导言232
8.2自顶向下/自底向上的物理实现233
8.3划分信号线与控制线234
8.4定制与数字实现235
8.5混合信号电路的布局236
8.5.1概述236
8.5.2混合信号的布局方法学236
8.5.3物理层次237
8.5.4软模块和硬模块238
8.5.5布局策略239
8.5.6布局考虑241
8.5.7布局迭代242
8.5.8结论243
8.6定制实现方法学243
8.7定制实现流程246
8.7.1参数化单元246
8.7.2连接驱动版图绘制247
8.7.3定制化布局方法247
8.7.4工艺规则检查247
8.7.5定制实现流程综述248
8.7.6约束驱动定制方法学248
8.7.7快速模拟版图原型255
8.8标准单元的数字实现255
8.9混合信号设计的整合与签核257
8.9.1寄生提取与性能签核257
8.9.2物理验证259
参考文献263
第9章高级工艺节点下考虑电学特性的设计方法264
9.1先进工艺节点下全定制设计挑战265
9.2电学特性感知设计268
9.2.1电学特性感知编辑和分析环境268
9.2.2增量电学特性感知设计的架构需求271
9.2.3版图相关效应器件参数的实时抽取275
9.2.4实时分布参数抽取279
9.2.5实时电迁移可靠性分析验证284
9.2.6实时版图感知仿真287
9.2.7完善考虑:电学感知设计优化291
9.2.8电流驱动布局布线292
9.3总结295
参考文献296
第10章数模混合信号的芯片封装协同设计298
10.1数模混合信号的芯片封装协同设计概述298
10.2系统级封装类型299
10.2.1单芯片封装299
10.2.2多芯片封装300
10.2.3射频模块300
10.2.42.5D芯片封装300
10.2.53D芯片封装301
10.2.6堆叠封装301
10.32.5D/3D芯片封装的设计及方法和混合信号的设计挑战302
10.4考虑封装的混合信号设计流程303
10.4.1系统级别的设计需求303
10.4.2系统级封装的物理实现304
10.4.3系统级封装设计流程304
10.5混合信号的系统级封装设计方法305
10.5.1连接芯片和封装的系统305
10.5.2控制互连和ECO306
10.5.3芯片和封装的交换文件306
10.5.4芯片和封装布局协同设计307
10.5.5集成射频模块308
10.5.6用硅基板实现的2.5D的流程309
10.5.73DIC的实现流程310
10.5.8可制造的封装设计312
10.6考虑封装的IC混合信号系统的分析315
10.6.1混合信号仿真315
10.6.2时序和PDN分析317
10.6.3分析系统互连的信号完整性322
10.7结论323
参考文献323
第11章混合信号设计数据管理324
11.1简介324
11.2今天的混合信号设计环境324
11.3传统团队设计技术与弊病326
11.4数据管理系统的要求327
11.5用DM系统管理一个设计项目328
11.6全球分散的设计中心之间的合作330
11.7采用数据管理系统完成团队设计332
11.8用数据管理系统控制的模拟设计流程333
11.9工程更改指令的管理336
11.10项目版本和变异的跟踪337
11.11规则?角色?访问和授权338
11.12跨项目的IP和PDK重复利用339
11.13总结341
参考文献342
缩写语343
词汇表347
索引352
内容简介:
　　当代混合信号设计包含了模拟混合信号知识产权模块设计和系统芯片设计，《混合信号设计方法学指导：模拟混合信号IP和SoC的设计、验证与实现的先进方法学》是关于这些设计的先进方法、验证手段和具体实施的第一本专业指导书，它涵盖了从系统架构设计到先进工艺设计的内容。《混合信号设计方法学指导：模拟混合信号IP和SoC的设计、验证与实现的先进方法学》首先讨论了混合信号设计的趋势和挑战，然后分别介绍了用行为模型代表模拟功能的抽取方法、基于断言的指标驱动验证方法、混合信号设计中低功耗意向的验证方法等。模拟设计师已经习惯于就事论事的传统的单个作业的模拟设计模式，《混合信号设计方法学指导：模拟混合信号IP和SoC的设计、验证与实现的先进方法学》强调了学习先进设计方法的迫切性及其益处。
作者简介:
　　 Jess Chen，1977年在加州大学伯克利分校获得物理和应用数学的学士学位，1982年在圣荷塞州立大学获得电气工程硕士学位，1985年在斯坦福大学获得控制理论工程硕士学位，1991年从圣克拉拉大学获得机械工程硕士学位。在为模拟系统编写行为模型领域，积累了超过三十多年的经验。从业的前十五年，在LMS(Lockheed Martin Sunnyvale)为航天器功耗系统、太阳能阵列系统和摩托驱动器进行建模和仿真分析。之后在Cadence公司工作五年，采用自上而下和自下而上的设计方法为射频系统开发行为级模型。随后专注于射频系统的设计、分析和功能验证。目前担任高通公司(Qualcomm)主任设计经理，他所负责的工作组成功研制了第一个射频、混合信号和功耗管理系统。
目录:
作者简介
译者序
序
前言
致谢
翻译人员与审稿人员名单
第1章混合信号设计趋势与挑战1
1.1导言1
1.2混合信号验证2
1.3行为建模4
1.4低功耗验证5
1.5可测试性设计6
1.6芯片规划6
1.7混合信号IP的重用7
1.8全芯片签核8
1.9衬底噪声9
1.10集成电路与封装协同设计9
1.11设计合作与数据管理10
参考文献10
第2章混合信号设计方法回顾12
2.1自上而下与自下而上的设计方案12
2.2系统设计?片上系统设计和IP设计13
2.3模拟为中心的混合信号方法学14
2.4数字为中心的混合信号方法学15
2.5统一的同步的混合信号方法学18
2.6选择正确的方法学21
2.7低功耗与混合信号设计22
参考文献24
第3章模拟混合信号行为级建模26
3.1概述26
3.2模型类别27
3.2.1模型开发28
3.2.2设计的拓扑考虑28
3.3模型种类29
3.3.1离散数字建模30
3.3.2连续模拟建模30
3.3.3混合信号建模31
3.3.4实数建模31
3.3.5组合建模方式32
3.4基本建模格式32
3.4.1模型工作模式描述32
3.4.2混合信号可编程增益放大器模型33
3.4.3模拟PGA模型37
3.4.4实数PGA模型39
3.4.5数字PGA模型41
3.5补充模型代码实例42
3.5.1数字:VerilogD触发器42
3.5.2模拟:Verilog‐A运算放大器44
3.5.3混合信号:Verilog‐AMS数模转换器48
3.5.4实数建模52
3.6建模最优方法考量55
3.6.1模拟最佳方法56
3.6.2数字最佳方法62
3.6.3混合信号最佳方法63
3.6.4实数最佳方法66
3.6.5模型和电路工作的比较验证67
3.6.6离散多驱动解析69
3.7总结70
参考文献70
第4章混合信号验证方法学72
4.1概述72
4.1.1混合信号仿真器是验证的基础73
4.1.2设计划分，验证计划，测试回归74
4.1.3基于断言的验证74
4.1.4覆盖率测量75
4.2混合信号仿真是验证的基础76
4.2.1数字和模拟验证过程的差距76
4.2.2混合信号和混合级别的仿真77
4.2.3新的方式看待混合信号验证77
4.2.4模拟和数字的交互78
4.2.5混合信号同步80
4.2.6什么构成了未来的混合信号仿真器81
4.3设计分割?仿真计划?回归测试83
4.3.1设计分割83
4.3.2测试计划84
4.3.3回归测试87
4.4基于断言的验证87
4.4.1模拟和混合信号空间的断言89
4.4.2混合信号断言应用89
4.4.3模拟和混合信号的现有断言方法90
4.4.4在Verilog‐AMS中使用PSL92
4.4.5在混合设计中使用SystemVerilog断言93
4.4.6使用取值应用断言到纯模拟特性94
4.4.7标准委员会的活动95
4.4.8混合信号的Σ‐ΔADC实例96
4.4.9结论101
4.5覆盖率测量102
4.5.1数字覆盖率方法103
4.5.2混合信号覆盖需求104
4.6指标驱动的混合信号验证107
4.6.1模拟验证计划109
4.6.2构建UVM‐MS验证环境110
4.6.3收集覆盖率110
4.6.4生成输入113
4.6.5检查模拟功能115
4.6.6使用断言117
4.6.7时钟，复位和电源控制117
4.6.8模拟模型的建立和确认118
4.6.9集成测试环境118
4.6.10连接测试平台119
4.6.11系统级参数和时序120
4.6.12创建运行脚本和其他支持文件121
4.6.13推荐的目录结构121
4.6.14回归和计划之间的循环闭合122
4.6.15更新SoC级测试计划123
4.6.16进入SoC级123
4.7混合信号设计的低功耗意图验证125
4.7.1低功耗简介125
4.7.2基本低功耗特性概述126
4.7.3多电压域128
4.7.4混合信号中的低功耗128
4.7.5逻辑到电气转换129
4.7.6电气到逻辑转换131
4.7.7用低功耗规范控制模拟电源供电131
4.8混合信号低功耗验证的挑战133
4.8.1具有电源感知的电气到逻辑转换的参考电压选择133
4.8.2多驱动和标称电压之间的冲突134
参考文献138
第5章验证射频电路设计的实用方法139
5.1验证与建模的关系139
5.2行为级模型140
5.3通带模型141
5.3.1放大器的非线性141
5.3.2放大器的噪声145
5.3.3放大器的实现146
5.3.4正交调制器147
5.3.5正交调制器的实现149
5.3.6正交解调器151
5.3.7正交解调器的实现152
5.4基带等效模型154
5.4.1放大器的非线性156
5.4.2放大器的噪声157
5.4.3放大器的端口电阻159
5.4.4放大器的实现159
5.4.5同相‐正交调制器165
5.4.6IQ解调器167
5.4.7时域噪声:一个相位噪声的例子169
5.4.8电抗元件171
5.5举例173
5.5.1正常卷饼图173
5.5.2频率偏移174
5.5.3IQ增益失配174
5.5.4IQ相位失配(正交误差)176
5.5.5AM/AM转换176
5.5.6滤波带宽的缩小177
5.5.7相位噪声177
5.6功能验证模型178
5.6.1信号路径策略180
5.6.2伪电信号182
参考文献182
第6章事件驱动的锁相环时域行为建模184
6.1引言184
6.2锁相环电路分析185
6.2.1频域分析的连续时间相位域近似方法185
6.2.2频域分析的离散时间相位域模型187
6.2.3时域仿真187
6.3锁相环性能指标188
6.3.1捕获范围和输出频率范围188
6.3.2锁相环的稳定性188
6.3.3带宽?峰化和跟踪行为188
6.3.4锁定时间189
6.3.5静态相位误差190
6.4时钟抖动190
6.5锁相环时域建模191
6.5.1鉴相器191
6.5.2电荷泵电路195
6.5.3环路滤波器198
6.5.4可控振荡器的建模199
6.5.5在事件驱动的模型中加入抖动205
6.6时域PLL范例206
6.6.1PLL模型和对比206
6.6.2PLL中的频率转变207
6.6.3建模过程中的电磁干扰抑制208
6.7其他相关电路209
6.7.1延时锁相环209
6.7.2时钟恢复PLL209
6.8总结211
参考文献211
第7章验证数字辅助的模拟电路213
7.1数字辅助的模拟电路设计的必要性213
7.1.1工艺尺寸成比例降低对模拟设计的影响213
7.1.2使用数字辅助电路克服设计折中215
7.1.3尺寸等比例减小的模拟电路设计策略215
7.2设计实例:带有数字校正的VCO216
7.3设计实例:带有动态元件匹配的多位Delta‐SigmaADC218
7.4设计范例:一个有源RC信道滤波器的校准220
7.4.1信道滤波器的设计221
7.4.2信道滤波器的校准方法223
7.4.3校准滤波器224
7.4.4校准后的验证224
7.5数字辅助模拟设计的混合信号验证226
7.6带有校准的有源RC滤波器的混合信号验证228
7.6.1验证目的228
7.6.2验证方案228
7.6.3行为模型方案229
7.7总结230
参考文献230
第8章混合信号物理实现方法学232
8.1导言232
8.2自顶向下/自底向上的物理实现233
8.3划分信号线与控制线234
8.4定制与数字实现235
8.5混合信号电路的布局236
8.5.1概述236
8.5.2混合信号的布局方法学236
8.5.3物理层次237
8.5.4软模块和硬模块238
8.5.5布局策略239
8.5.6布局考虑241
8.5.7布局迭代242
8.5.8结论243
8.6定制实现方法学243
8.7定制实现流程246
8.7.1参数化单元246
8.7.2连接驱动版图绘制247
8.7.3定制化布局方法247
8.7.4工艺规则检查247
8.7.5定制实现流程综述248
8.7.6约束驱动定制方法学248
8.7.7快速模拟版图原型255
8.8标准单元的数字实现255
8.9混合信号设计的整合与签核257
8.9.1寄生提取与性能签核257
8.9.2物理验证259
参考文献263
第9章高级工艺节点下考虑电学特性的设计方法264
9.1先进工艺节点下全定制设计挑战265
9.2电学特性感知设计268
9.2.1电学特性感知编辑和分析环境268
9.2.2增量电学特性感知设计的架构需求271
9.2.3版图相关效应器件参数的实时抽取275
9.2.4实时分布参数抽取279
9.2.5实时电迁移可靠性分析验证284
9.2.6实时版图感知仿真287
9.2.7完善考虑:电学感知设计优化291
9.2.8电流驱动布局布线292
9.3总结295
参考文献296
第10章数模混合信号的芯片封装协同设计298
10.1数模混合信号的芯片封装协同设计概述298
10.2系统级封装类型299
10.2.1单芯片封装299
10.2.2多芯片封装300
10.2.3射频模块300
10.2.42.5D芯片封装300
10.2.53D芯片封装301
10.2.6堆叠封装301
10.32.5D/3D芯片封装的设计及方法和混合信号的设计挑战302
10.4考虑封装的混合信号设计流程303
10.4.1系统级别的设计需求303
10.4.2系统级封装的物理实现304
10.4.3系统级封装设计流程304
10.5混合信号的系统级封装设计方法305
10.5.1连接芯片和封装的系统305
10.5.2控制互连和ECO306
10.5.3芯片和封装的交换文件306
10.5.4芯片和封装布局协同设计307
10.5.5集成射频模块308
10.5.6用硅基板实现的2.5D的流程309
10.5.73DIC的实现流程310
10.5.8可制造的封装设计312
10.6考虑封装的IC混合信号系统的分析315
10.6.1混合信号仿真315
10.6.2时序和PDN分析317
10.6.3分析系统互连的信号完整性322
10.7结论323
参考文献323
第11章混合信号设计数据管理324
11.1简介324
11.2今天的混合信号设计环境324
11.3传统团队设计技术与弊病326
11.4数据管理系统的要求327
11.5用DM系统管理一个设计项目328
11.6全球分散的设计中心之间的合作330
11.7采用数据管理系统完成团队设计332
11.8用数据管理系统控制的模拟设计流程333
11.9工程更改指令的管理336
11.10项目版本和变异的跟踪337
11.11规则?角色?访问和授权338
11.12跨项目的IP和PDK重复利用339
11.13总结341
参考文献342
缩写语343
词汇表347
索引352

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