Analog IC konstruktion
Analogue IC-design

ETIN25F, 7.5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2013
Beslutad av: FN1/Anders Gustafsson
Datum för fastställande: 2013-05-21

Allmänna uppgifter

Avdelning: Inst för elektro- och informationsteknik
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskod: ETIN25
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Kursen syftar till att ge förståelse och kunskaper så att studenten kan konstruera en egen analog integrerad krets. Analog IC-konstruktion bygger vidare på kunskaperna från Analog Elektronik samt Avancerad Analog Design, där konstruktion av förstärkare med diskreta transistorer lärts ut. I Analog IC-konstruktion får man lära sig hur förstärkare kan konstrueras på integrerade kretsar. Kursen syftar till att skapa en grundlig förståelse av analog integrerad kretskonstruktion. Fokus ligger på CMOS-teknologi som är den vanligast förekommande tekniken för integrerade kretsar. Målet med laborationsdelen är att skapa färdighet i användandet av CAD-programvara för IC-konstruktion, så att man efter genomgången kurs ska klara av att genomföra ett analogt IC-projekt.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• •veta hur en CMOS krets är uppbyggd, hur man som konstruktör genom layouten kan styra kretsens utseende, och hur olika komponenter som transistorer, dioder, resistorer och kondensatorer kan realiseras.
• •kunna beskriva MOS transistorns och andra komponenters beteende med enkla modeller för såväl stora som små signaler. Dessutom kunna redogöra för olika med dessa komponenter konstruerade byggblocks funktion och deras utmärkande egenskaper. Exempel på sådana byggblock är strömspeglar, förstärkarsteg, och operationsförstärkare.
• •redogöra för hur CAD-verktyg används vid konstruktion av analoga IC-kretsar

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• Både kunna välja lämplig kretstopologi för en given specifikation och dimensionera de ingående komponenterna så att specifikationen uppfylls, och analysera en given koppling med avseende på funktion och prestanda. Dessutom kunna konstruera och analysera layout för komponenter och beräkna såväl dess önskade del som dess parasiter
• Kunna simulera analoga IC-kretsar, konstruera layout, och verifiera layouten i CAD-program
• Ha tillägnat sig tillräckligt med grundläggande begrepp och kunskaper att man kan beskriva idéer, problem och lösningar för sakkunniga personer inom området

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden kunna bedöma om en konstruktion lämpar sig för integration på en CMOS-krets

Kursinnehåll

Kursen börjar med en kort genomgång av hur tillverkning av en CMOS krets går till och hur konstruktören kan styra kretsens utseende med layouten. Detta följs sedan av en beskrivning av hur man realiserar olika komponenter och vilka egenskaper de får. Stor vikt fästs vid ekvationer och modeller som beskriver komponenternas beteende, särskilt MOS-transistorn. Komponenterna sätts därefter samman till olika typer av kretsar, främst behandlas olika typer av strömspeglar, förstärkarsteg och operationsförstärkare. Val av kretstopologi och dimensionering av komponenterna för att uppfylla en given specifikation är centrala moment, liksom analys av givna konstruktioner. Moderna CAD-verktyg för konstruktion av analoga IC-kretsar är också ett centralt område, där laborationerna spelar en viktig roll. Laborationerna omfattar konstruktion och simulering på schema-nivå såväl som på layout-nivå. Efter genomgången kurs ska man klara av att genomföra ett IC-projekt (ETIN01) med analog inriktning. Man kan även fortsätta med konstruktion av CMOS-kretsar för radiofrekvens i Integrerad Radioelektronik (ETI170).

Kurslitteratur

Gray, Hurst, Lewis & Meyer: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, Fifth Edition.. Wiley, 2010.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, laborationer, övningar

Kursens examination

Examinationsform: Skriftlig tentamen
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: ESS020/ESSF01 Analog elektronik eller ETE115 Ellära och elektronik eller ETIA01 Elektronik och FRT010 Reglerteknik, allmän kurs.

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvarig: Henrik Sjöland <henrik.sjoland@eit.lth.se>