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USB電源OMAL開關(guān)版圖研究與設(shè)計(jì)

2016-11-17 閱讀(928)

USB電源OMAL開關(guān)版圖研究與設(shè)計(jì)
隨著電腦應(yīng)用的拓展,PC機(jī)的外部設(shè)備越來(lái)越多,在機(jī)箱的外部呈現(xiàn)了許多的外部設(shè)備接口,因?yàn)楦黝愅獠吭O(shè)備不斷增多,計(jì)算機(jī)所提供的用于連接外部設(shè)備的資源日漸捉襟見肘,時(shí)常因?yàn)椴荒芴峁└嗟慕涌?,而?dǎo)致各類I/O的沖突,加之各種低速外部設(shè)備缺少一個(gè)雙向、低價(jià)、即插即用的統(tǒng)一的總線,限制了外部設(shè)備的開發(fā)。

USB電源OMAL開關(guān)版圖研究與設(shè)計(jì)         在這個(gè)背景下,數(shù)家計(jì)算機(jī)業(yè)界的大廠商,開發(fā)出了適合中低速的外部設(shè)備使用的USB總線接口,它是一種典型的設(shè)備插架結(jié)構(gòu)的總線。USB具有即插即用,兼容優(yōu)性好等優(yōu)點(diǎn)使它得到快速?gòu)V泛的發(fā)展,而這些優(yōu)點(diǎn)也得益于良好的電源管理系統(tǒng)。 本文提出一種USB電源OMAL開關(guān)的芯片設(shè)計(jì)是USB電源管理系統(tǒng)的一個(gè)管理單元。作為USB電源管理系統(tǒng)必須能隨時(shí)檢測(cè)負(fù)載的連接狀況,并給負(fù)載提供一定的功率,在系統(tǒng)供電不足或工作溫度超過(guò)正常工作溫度范圍的情況下,能夠采取相應(yīng)的保護(hù)措施,同時(shí)輸出錯(cuò)誤指示信號(hào)來(lái)通知USB控制器,以控制整個(gè)USB系統(tǒng)的正常工作,所以系統(tǒng)中包括了始能電路,偏置電路,過(guò)流保護(hù),欠壓保護(hù),過(guò)溫保護(hù),邏輯電路等基本單元。芯片整個(gè)設(shè)計(jì)都是采用Cadence軟件平臺(tái),電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)都用的Virtuoso,電路仿真平臺(tái)是Spectre,版圖的設(shè)計(jì)Virtuoso,版圖驗(yàn)證是Calibre;芯片的制造工藝是GSMC0.18μmCMOS單多晶雙鋁工藝。 本文首先對(duì)芯片進(jìn)行了總體概述,然后對(duì)芯片的每個(gè)功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的理論分析,并給出了模塊的設(shè)計(jì)方案和仿真驗(yàn)證。這些模塊包括:偏置電路,欠壓保護(hù),過(guò)溫保護(hù),振蕩器,電荷泵,過(guò)流保護(hù)。zui后對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。zui后本文給出了全定制的版圖設(shè)計(jì),當(dāng)然由于USB類似接口的產(chǎn)品,其使用時(shí)要求熱插拔,所以ESD(Electro Static Discharge)即靜電放電和latch up(閂鎖效應(yīng))要求很高,設(shè)計(jì)時(shí)可靠性設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)考慮。版圖設(shè)計(jì)時(shí)盡可能規(guī)避了量產(chǎn)時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn),包括電源線,抗干擾,匹配性,互聯(lián)線,ESD保護(hù),天線效應(yīng),閂鎖效應(yīng)等。版圖在經(jīng)過(guò)三次改版后,zui后出片時(shí)ESD各項(xiàng)測(cè)試都通過(guò)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),整個(gè)芯片具備基本功能,達(dá)到用于量產(chǎn)的目標(biāo)。



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