博客地址：https://blog.eetop.cn/analog
虽然大家都在设计电路，但是真正会精确设计一个电路的人很少。在系统层面，真正知道系统关键参数的上下限及其原因的人很少；在电路层面，真正做到最优化设计，即设计的PPA指标（如FoM值）最优，且在PVT的中心的人很少。
当我们在某个工艺下开始设计电路时，应该做哪些工作呢？我以最近常用的22nm和12nm下设计sar adc和sdm adc为例来说明。
1. 做指标的可行性分析，选择系统架构；
比如，对于某个sar adc的功耗指标，从fs和sndr可仿真试出比较器和vref buffer的功耗，加上逻辑单元的C*V*F，如果明显大于指标，则指标不可行。
再比如，对于某个sdm adc的性能指标，从osr、sndr，选取合理的OBG，用理想模型分析，如果模型仿真的SNDR小于spec，则不可行。
上述描述忽略了一些技术细节，如sar adc的冗余选择；sdm adc的阶数选择，还有校准和DWA这样的技术选择。（因此，要对该方向的技术都熟悉，才能分析可行性）
在做可行性分析的过程中，已经对各种adc架构和每种架构的实现技术做了遍历，因此也完成了系统架构的选择。
2. 对子模块关键指标（指很可能成为系统瓶颈的指标）做预算。
对于sar，就是预算比较器的噪声、功耗；vref buffer的功耗；cdac的Cu选择；DLL的延迟可调范围；
动态比较器是非线性器件，其噪声只能通过仿真来试。调整动态比较器的cload、输入管尺寸和共模电压都会改变噪声，牺牲代价不同，要看系统的瓶颈。
对于sdm，就是预算各积分器opamp的带宽、摆率，确定dac子单元 (vs thd)。如何确定运放的带宽？以DT-SDM为例，带宽的选择取决于积分器电荷的转移精度，一般Ts/2的时间，一半为小信号过程，一半为摆率受限过程。可以从T/4=ln(A)*tao，来计算tao，即gbw。
那么电荷转移精度如何确定呢？这个我是试出来的，在理想模型中，用非理想opamp替代来试。gbw的经验值为>3*fs。
3. 开始子模块的调试；
对于模拟电路，首先要去整理三套用于gm-id查表的表格。根据瓶颈参数去调整gm-id取值大小。
对于逻辑电路，要明确FT和延迟；
设计运放时，首先明确管子的L，根据速度查表出L；然后明确管子gm，根据gm和L查表出id，然后根据Id/W查表出W；
注意vds的影响；（需要多次迭代）
注意不同瓶颈下gm/id的取舍，如果功耗是瓶颈则gm/id需要增大（意味着速度变慢）；如果速度是瓶颈则gm/id需要减小（意味着功耗增加）；
常见的gm/id范围是5mS/mA~20mS/mA。
对于高速逻辑电路，一定注意clk buffer和data buffer的负载，追求电容负载最小化。
4. 开始整体电路的调试，解决模块接口的一些bug；
常见的debug方法是理想替代；
调试电路时，要考虑走线寄生和后级电路的负载作用。
5. 开始整体电路性能仿真，并解决性能瓶颈问题。
遇到性能问题，首先是定位问题，然后解决。
注意tran-noise验证噪声，mc验证thd。
检查系统指标，计算FoM值，评估自己的工作水平。
6. layout布局，布线考虑。
整体布局-子模块布局-调整整体布局
模拟、数字信号线的隔离和分层，线宽和线间距 vs 寄生RC
7. 后仿，解决版图问题或电路问题。
ps：工艺切换时，需对比mos管的cgg，ron，各种方块电容和方块电阻，要了解finfet和planar工艺的特点。
ps2：在子模块设计过程中，模块参数的选取远比调试模块重要，难度也高，想要精确的设计，就必须精确选取spec。
设计中必然需要迭代，第一次计算或仿真评估出来的spec的精度，决定了迭代的次数。虽然调试电路占了绝大多数时间，但是计算或评估子ip的spec，却最重要。
ps3：在实现过程中经常发现，某一个系统指标过于宽松（甚至没有限制），这时需要找制定者商议策略，往往提升另外一项关键参数的指标更有意义。
作者更多精彩博文截屏：
欢迎大家访问作者博客
觉得有帮助可以关注并点赞支持作者
(第一次注册需要在电脑端进行）
点击阅读原文访问作者博客
