建立在法則上的互補式金氧半運算放大器自動設計系統

Abstract

本論文提出了一個建立在法則上的（Rule-Based）系統，用以自動設計互補式金氧半 （CMOS）運算放大器。由於在現今VLSI的設計中，類比線路已不可或缺，而運算放大 器線路是類比線路中最基本的單元的，如以人工設計十分費時。然而標準晶元（ Standard-cell） 是要事先特殊設計的，無法適用於不同的製程技術，故建立自動設 計系統為必要之事。現國外已有一些類似的設計系統，不過設計細節語焉不詳，能力 有限，我們無法加以利用，此即為製作本論文的動機。 在程式裡將整個工作分為３ １╱２個設計階段（phase）， 每階段則以設計直截化 為原則。為了避免繁複的矩陣運算和程式的擴充、維護考慮下，先建立一階的近似設 計法則，再將設計方法抽向化成簡單的法則資料庫，以應用於內建的法則公式，對運 算放大器中電晶體的大小作修正，並且以SPICE LEVEL ２映證結果，如此不斷地以期 達到所要的規格。基本上是用電腦模擬人的思考方式，電腦本身除了依情況改變修正 的方式，更有自我修正法則參數的能力，以加速目標之達成。以內建的四種運算放大 器為例（２-stage，Folded-Cascode，Simple OTA，Cascode OTA）， 這些方法能使 設計都在短時間內完成。 在系統中除了提供使用者數種不同的結構之選擇外，亦運用物件導向（Object- Oriented）的概念去合成，以少量的模組構成多樣的電路，藉以提高系統的完整性及 擴充性。此外，對於製程上所造成的誤差亦有分析，以驗證設計結果的穩定性。