Analoge CMOS-Schaltungen

Transkript

1 Analoge CMOS-Schaltungen PSPICE: Smoke zur Schaltungs-Stress-Analyse 22. Vorlesung

2 Einführung 1. Vorlesung 8. Vorlesung: Inverter-Verstärker, einige Differenzverstärker, Miller-Verstärker 9. Vorlesung: Miller-Verstärker als Subcircuit 10. Vorlesung: Temperaturanalyse 11. Vorlesung: Rausch-Analyse 12. Vorlesung: Fourier-Analyse 13. Vorlesung: Einfluß des Layouts auf analoge Schaltungen 14. Vorlesung: Monte-Carlo-Analyse, Worst-Case-Analyse 15. Vorlesung: Transfer-Analyse, Sensitivity-Analyse 16. Vorlesung: Parameter-Analyse 17. Vorlesung: ABM-Bauelemente 18. Vorlesung: Transmission Line 19. Vorlesung: Oszillator-Schaltungen 20. Vorlesung: Abändern von Bauteilen 21. Vorlesung: Optimizer zur Schaltungs-Optimierung 22. Vorlesung: Smoke zur Schaltungs-Stress-Analyse 23. Vorlesung: Sample-and-Hold-Schaltung 24. Vorlesung: PSPICE und Systemtheorie 25. Vorlesung: Zukünftige analoge CMOS-Schaltungen Analoge CMOS-Schaltungen Folie 2

3 Was ist "Smoke"? -Schaltungs-Stress-Analyse-Programm -Stress aufgrund von -Leistungaufnahme -Spannung/Strom-Grenzen -Temperatur -zweiter Durchbruch -usw. "Smoke" Variablen notwendig (von Bauelemente-Hersteller) maximale Stress-Werte wie maximale Leistungsaufnahme Ermüdungsfaktoren ("derating factor") möglich Analoge CMOS-Schaltungen Folie 3

4 Was ist "Smoke"? -Schaltungs-Stress-Analyse-Programm -Voraussetzung: lauffähige Schaltung -nur transiente Analyse möglich -Peak, Average, RMS (Root Mean Square) der Schaltungswerte möglich Ergebnis: -Simulationergebnisse werden mit Smoke Parametern verglichen Analoge CMOS-Schaltungen Folie 4

5 Beispiel: Diode-Widerstand-Schaltung Am Beispiel der Serienschaltung Diode-Widerstand soll die Smoke-Analyse demonstriert werden. Analoge CMOS-Schaltungen Folie 5

6 File/New/Project Name z.bsp. analog1_smoke wichtig: Analog or Mixed A/D Analoge CMOS-Schaltungen Folie 6

7 Ergebnis: Analoge CMOS-Schaltungen Folie 7

8 Zum Suchen der Diode 1N4148 Place Part, Search for Part 1N4148 Path: C:\Cadence\SPB_16.2\tools\capture\ library\pspice\advanls Symbol Fernglas drücken, wenn gefunden: markieren, Add drücken Analoge CMOS-Schaltungen Folie 8

9 andere Möglichkeit zum Einbinden der Library: Place Parts, Add Library, Browse C:\Cadence\SPB_16.2\tools\capture\ library\pspice\advanls di.olb öffnen Achtung: es dürfen zur Smoke Analyse nur Libraries verwendet werden, die sich im Ordner.\pspice\advanls" befinden Grund dafür: Smoke-Parameter Analoge CMOS-Schaltungen Folie 9

10 Zum Einbinden der 1N4148: Place Parts, Parts 1N4148 Symbol "P" unter anderem Smoke-Parameter Analoge CMOS-Schaltungen Folie 10

11 Ergebnis: Analoge CMOS-Schaltungen Folie 11

12 Dasselbe für R: aus Library../pspice/advanls/ PSPICE_ELEM Analoge CMOS-Schaltungen Folie 12

13 Dasselbe für R: aus Library../pspice/advanls/ PSPICE_ELEM Symbol "P" unter anderem Smoke-Parameter Analoge CMOS-Schaltungen Folie 13

14 Mit dieser Schaltung transient simulieren: Analoge CMOS-Schaltungen Folie 14

15 Ergebnis: Analoge CMOS-Schaltungen Folie 15

16 PSPICE/Advanced Analysis/Smoke Analoge CMOS-Schaltungen Folie 16

17 Ergebnis: Bauteil Smoke- Parameter Wert Analoge CMOS-Schaltungen Folie 17

18 Ergebnis: Ermüdungsfaktoren (derating factor) Beispiel: Maximaler Durchlassstrom des Diode (max. forward current) ist von den Alter, der bisherigen Belastung usw. abhängig z.bsp. Derating 80% Analoge CMOS-Schaltungen Folie 18

19 Ergebnis: Max. Derating = Rated Value * Derating Vergleich: möglicher-simulierter Wert Prozentzahlen: grün 0% - 90% gelb 90% -100% rot über 100% grau nicht zutreffend gelbe Flagge Analoge CMOS-Schaltungen Folie 19

20 Ergebnis: Bauteil Smoke- Parameter Wert Smoke-Parameter ändern: Bauteil auswählen, rechte Maustaste: Analoge CMOS-Schaltungen Folie 20

21 Smoke-Parameter ändern: die maximale Leistungsaufnahme von R1 wurde auf 500mW geändert (Default 250mW) Übersicht über Smoke-Parameter (Bezeichnung und Bedeutung) und ihre Defaultwerte: im Anhang!! Analoge CMOS-Schaltungen Folie 21

22 zwei Möglichkeiten Darstellung von Smoke-Parametern : auf Parameter gehen, linke Maustaste schwarze Färbung rechte Maustaste Parameter Description Auswahl der Darstellung von Smoke-Parametern : oder Analoge CMOS-Schaltungen Folie 22

23 Ergebnis: Smoke- Parameter Gruppen auswählen: Analoge CMOS-Schaltungen Folie 23

24 Ergebnis: Achtung: von der Wahl der Schaltungswerte hängen die Stressfaktoren ab grüne Flagge ok gelbe Flagge nicht ok Peak, Average, RMS der Schaltungswerte ändern: Analoge CMOS-Schaltungen Folie 24

25 Ermüdungsfaktoren (derating factor) Ermüdungsfaktoren ändern: No derating: keine Ermüdung Standard derating: typische Ermüdungsfaktoren (eingebaut) Derate file: Bauteil-Ermüdungsfaktoren (einzugeben) Analoge CMOS-Schaltungen Folie 25

26 Bauteil auswählen, Find in Design Ergebnis: markiert im Schaltplan Analoge CMOS-Schaltungen Folie 26

27 Beispiel: Diode-Widerstand-Schaltung Ändern Sie die Parameter an der Schaltung bzw. Smoke-Parameter bis Sie die Schaltung "smokt"! Analoge CMOS-Schaltungen Folie 27

28 Zusammenfassung -Schaltungs-Stress-Analyse-Programm -Voraussetzung: lauffähige Schaltung -nur transiente Analyse möglich -Simulationergebnisse werden mit Smoke Parametern verglichen -Möglichkeiten zur Änderung der Smoke-Parameter aufgezeigt Analoge CMOS-Schaltungen Folie 28

29 "Smoke Parameter" Analoge CMOS-Schaltungen Folie 29

30 "Smoke Parameter" Analoge CMOS-Schaltungen Folie 30

31 "Smoke Parameter" Analoge CMOS-Schaltungen Folie 31

32 "Smoke Parameter" Analoge CMOS-Schaltungen Folie 32

33 "Smoke Parameter" Analoge CMOS-Schaltungen Folie 33