【導讀】噪聲是混合信號 ASIC 中的一個常見問題，會降低性能並危及產品的完成度。本應用筆記提供了添加外部電路的提示和技巧

，使許多 ASIC 可用於原型設計或作為終產品進行交付。討論了通過校正模擬電路中的噪聲、進行調整
、校準增益和偏移以及清潔電源來優化 ASIC 的方法。其回報是更快的上市時間
，甚至可以防止額外的 ASIC 製造旋轉。

噪聲是混合信號 ASIC 中的一個常見問題，會降低性能並危及產品的完成度。本應用筆記提供了添加外部電路的提示和技巧，使許多 ASIC 可用於原型設計或作為終產品進行交付。討論了通過校正模擬電路中的噪聲、進行調整、校準增益和偏移以及清潔電源來優化 ASIC 的方法。其回報是更快的上市時間，甚至可以防止額外的 ASIC 製造旋轉。

簡介

本應用筆記解決了模擬設計中常見的缺陷，即噪聲。它討論了針對墨菲定律在預定 ASIC 生產中出現的問題的一些解決方案。此外
，還建議了一些步驟或程序來幫助工作設計師和工程師解決常見的設計問題。

噪聲是混合信號 ASIC 中的一個常見問題，會降低性能並危及產品的完成度。本應用筆記提供了添加外部電路的提示和技巧，使許多 ASIC 可用於原型設計或作為終產品進行交付。討論了通過校正模擬電路中的噪聲
、進行調整
、校準增益和偏移以及清潔電源來優化 ASIC 的方法。其回報是更快的上市時間
，甚至可以防止額外的 ASIC 製造旋轉。

的專用集成電路 (ASIC) 的首片成功率超過 90%。您可能想知道為什麼我們要討論“解決”這個問題的方法？畢竟，ASIC 幾乎可以工作了
，沒有時間旋轉它並仍然滿足市場窗口的要求。聽起來有點熟？不幸的是，墨菲定律1 說：“任何可能出錯的事情
，都會在糟糕的時候出錯”

，這也適用於此。無論我們如何模擬、構建現場可編程門陣列（FPGA）和原型，都會有驚喜。小事情需要改進。然後，正當你認為自己已經接近目標時

，銷售人員卻表示，如果沒有其他“小”功能，他們就無法銷售該設備。當然，引進的期限不能延長。這種戲劇並不陌生，它可能是 ASIC 設計師的噩夢。

我們經常在 ASIC 上看到模擬設計錯誤。我們拿起一塊板
，在角落裏有一個“哎呀邏輯”
，這個設計功能在當時看來是正確的，但現在顯然不起作用了。本文討論解決“哎呀”問題的方法。我們提供了添加外部電路的提示和技巧
，以使許多 ASIC 可用於原型設計，或者在許多情況下可用於可交付的產品。我們展示了如何校正模擬電路中的噪聲、進行調整、校準增益和偏移以及清潔電源。回報是每個人的目標：更快的上市時間

，甚至避免額外的 ASIC 製造旋轉。

優化模擬以降低噪聲

噪聲是混合信號 ASIC 中的一個常見問題
，主要是因為數字邏輯開關噪聲會進入敏感的模擬電路。圖 1 顯xian示shi了le情qing況kuang布bu局ju，其qi中zhong每mei個ge模mo塊kuai都dou有you自zi己ji的de電dian源yuan和he接jie地di引yin腳jiao。盡jin管guan如ru此ci，數shu字zi電dian路lu正zheng在zai以yi快kuai速su邊bian沿yan切qie換huan電dian流liu
，從cong而er對dui接jie地di和he電dian源yuan引yin腳jiao產chan生sheng串chuan擾rao和he反fan彈dan。

如果同一封裝中有兩個芯片（一個模擬芯片和一個數字芯片），bingqiegoujianfangshifeichangleisiyuhunhexinpian
，zezhezhongbujujiangshilixiangde。gaipeizhijiangyunxulianggezhenzhengdulidejiedi，yinweidianlubuhuigongxianggonggongguijiban。ai，zaixianshishijiezhong，zhege ASIC 是shi一yi個ge芯xin片pian，但dan擁yong有you盡jin可ke能neng多duo的de獨du立li電dian源yuan和he接jie地di引yin腳jiao仍reng然ran很hen重zhong要yao。這zhe為wei我wo們men排pai除chu故gu障zhang和he解jie決jue問wen題ti時shi提ti供gong了le的de靈ling活huo性xing。現xian在zai讓rang我wo們men看kan看kan優you化hua該gai電dian路lu中zhong某mou些xie模mo塊kuai的de方fang法fa。

微處理器和數字邏輯中的開關噪聲

我們從右下角開始檢查圖 1 電路，即微處理器和其他數字邏輯，它們都是開關噪聲的來源。缺乏經驗的設計人員可能會說，“但時鍾隻有 1MHz。” 這(zhe)是(shi)事(shi)實(shi)，但(dan)完(wan)美(mei)方(fang)波(bo)的(de)邊(bian)緣(yuan)具(ju)有(you)延(yan)伸(shen)至(zhi)無(wu)窮(qiong)大(da)的(de)奇(qi)次(ci)諧(xie)波(bo)。實(shi)際(ji)上(shang)，多(duo)的(de)能(neng)量(liang)是(shi)在(zai)前(qian)五(wu)到(dao)七(qi)個(ge)諧(xie)波(bo)中(zhong)。同(tong)樣(yang)在(zai)時(shi)鍾(zhong)係(xi)統(tong)中(zhong)
，時(shi)鍾(zhong)使(shi)除(chu)傳(chuan)播(bo)延(yan)遲(chi)之(zhi)外(wai)的(de)邊(bian)沿(yan)一(yi)致(zhi)。

，CMOS 輸出在開關期間消耗電流。

圖2顯示了電流的兩種用途：一是給下的電容充電；二是給後級電容充電。第二，在開關期間為兩個晶體管部分供電。請參見圖 3 中的數據。雖然電流很小
，但當有數百萬個晶體管進行開關時，電流就會累積起來。

ASIC 修複嘈雜的模擬“Oops”_2.png

這會給我們帶來什麼
？一些設計人員使用術語“模擬”和“數字”來區分電源域和接地域。我們分別更喜歡“幹淨”和“肮髒”這兩個詞，因為它有助於思考過程。在 ASIC 內nei部bu，接jie地di可ke能neng會hui反fan彈dan，從cong而er將jiang數shu字zi接jie地di噪zao聲sheng引yin入ru模mo擬ni電dian路lu。因yin此ci，這zhe兩liang個ge接jie地di域yu需xu要yao在zai一yi個ge係xi統tong星xing點dian處chu連lian接jie
，以yi保bao持chi噪zao聲sheng分fen離li。選xuan擇ze電dian源yuan去qu耦ou電dian容rong器qi時shi需xu要yao考kao慮lv電dian容rong器qi的de自zi諧xie振zhen。數shu字zi邏luo輯ji中zhong的de閾yu值zhi可ke消xiao除chu噪zao聲sheng，而er模mo擬ni電dian路lu則ze沒mei有you閾yu值zhi。

提高 ADC 的 SNR

現在轉向為 ADC 供電的模擬前端 (AFE)。它由多路複用器、放大器和濾波器組成。如果 ADC 信號有噪聲
，我們會查看輸入信號的信噪比 (SNR)
，以確定可以改進的地方。有幾個簡單的問題需要問。是否使用了 ADC 的de全quan部bu範fan圍wei
？我wo們men可ke以yi使shi用yong放fang大da器qi和he數shu字zi電dian位wei器qi添tian加jia增zeng益yi或huo偏pian移yi來lai居ju中zhong並bing優you化hua信xin號hao範fan圍wei嗎ma如ru果guo輸shu入ru信xin號hao噪zao聲sheng太tai大da
，我wo們men可ke以yi清qing理li源yuan的de電dian源yuan，甚shen至zhi使shi用yong低di噪zao聲sheng基ji準zhun來lai為wei其qi供gong電dian嗎ma？是shi否fou存cun在zai帶dai外wai (OOB) 射頻幹擾 (RFI) 或電磁幹擾 (EMI)？我們可以屏蔽電路、添加雙絞線、使用差分輸入放大器或添加低通濾波器來消除共模噪聲嗎
？5,6 這些問題的簡短答案是，是的。

另一個常見問題是 AFE 的信號源。假設傳感器不可用或需要更換為其他製造商的部件。情況變得更加複雜，因為替換部件可能具有不同的輸出質量；它可能需要使用外部放大器進行阻抗變換、增益或偏移才能繼續進行類似操作。AFE 本身的噪音可能太大，那麼我們能否通過串聯電感器、電阻器或鐵氧體磁珠更好地實現電源去耦？低噪聲基準電壓源也可以用作電源替代品。

結論

我們可以通過不需要再次完整布局的簡單修複來解決多少其他 ASIC 問題？在我們看到它們並嚐試之前，我們永遠不會知道。工程師們知道，墨菲和他的“定律”始終潛伏在設計實驗室的陰影中。這就是為什麼每個智能 ASIC 設計人員都需要經驗豐富的模擬工程師來預測問題並解決影響產品上市時間的模擬噪聲問題（“oops”）。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

逆變器最佳組串及容配比設計

正確的電源穩壓器能最大限度地減少直流電軌噪聲並提高超聲圖像的質量

模擬開關充當 DC／DC 轉換器

汽車係統的電壓轉換

旁路電容器的重要作用（下）