Analogna integrirana vezja in sistemi

Opis predmeta

OSNOVNI PRINCIPI: predstavitev, pregled, primerjava in lastnosti modernih CMOS in BiCMOS tehnologij ter pasivni in aktivni gradniki osnovnega modula (upori, kondenzatorji, tuljave, diode, bipolarni transistorji, MOS transistorji itd.) ter njihovi nizkofrekvenčni in visokofrekvenčni modeli, ter modeli pri velikih in malih signalih. Projekcija lastnosti osnovnih elementov v nanometerske tehnologije pod 100 nm.

NAČRTOVANJE: geometrije v izbrani tehnologiji ter načrtovalska pravila. Pregled orodij za načrtovanje ter njihova uporaba ( shematski vnos, simulacija in optimizacija vezja, ročno in avtomatsko načrtovanje geometrije, verifikacija načrtovalskih pravil DRC in avtomatska primerjava sheme in geometrije. DIGITALNI GRADNIKI: logična vrata in sekvenčni gradniki na tranzistorskem nivoju. ANALOGNI IC VEZJA: Parametri vezij in omejitve, načrtovanje analognih gradnikov vezij (tokovna zrcala in izvori, tokovne in napetostne reference, diferencialne stopnje, izhodne stopnje, diferencialni ojačevalniki (stabilnost in kompenzacija), transkonduktančni ojačevalniki, primerjalniki, in kompleksa analogna vezja ter modeli. OSNOVNI ANALOGNI MODULI: Načrtovanje vezja osnovnih analognih modulov: osnovni SC in gmC modul, oscilatorji, regulatorji napetosti, RF vezja ter načrtovanje v tehnologijah pod 100nm, s poudarkom na nizki napajalni napetosti (pod 1V), nizki porabi moči (LPLV) in iskanju novih arhitektur vezij ob prisotnosti plazečih tokov (primer DA in RFID v 40nm tehnologiji CMOS in zagotavljanje skladnosti z ISO/IEC standardi).

VHODNO VHODNO/IZHODNE ENOTE: predstavitev ESD in thyristorskega efekta, EMC/EMI ter periferna vezja za zaščito.

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je pridobiti znanja s področja tehnologij in načrtovanja analognih integriranih vezji in VLSI sistemov. Poudarek je na lastnostih modernih tehnologij CMOS pod 100nm, ki so osnova za načrtovanje kvalitetnih analognih vezij in temeljni cilj – razmišljanje in iskanje rešitev.

Metode poučevanja in učenja

Predavanje z projekcijo in pisanje na tablo, gradivo pripravljeno v ANG jeziku, knjiga tudi v slovenskem jeziku. Vaje na programski opremi za načrtovanje VLSI vezij ob uporabi tehnološke podpore laboratorijske CAD opreme LMFE (350nm Xfab CMOS, 180nm tsmc) ter HSPICE simulatorja. Vsak študent dela vaje samostojno na svoji delovni postaji.

Celotna predavanja temeljijo na razlagi kritičnih konceptov integracije VLSI brez komplicirane analize sistemov.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu so študentje zmožni:

Predstaviti rezultate laboratorijskega dela in raziskav.
Rešiti naloge z inženirskim pristopom.
Pripraviti standardno dokumentacijo za IC vezje ali sklop.
Ovrednotiti parametre analognih funkcijskih gradnikov.
Razviti analogni integrirani sklop z upoštevanjem električnih specifikacij in tehnoloških omejitev.
Izbrati najprimernejše tehnološke gradnike za realizacijo želenega IC sklopa.
Presoditi možnost rešitve v manometrskih tehnologijah CMOS.

Reference nosilca

ROZMAN, Jernej. PLETERŠEK, Anton. Linear optical encoder system with sinusoidal signal distortion below -60 dB. IEEE transactions on instrumentation and measurement, ISSN 0018-9456, Jun. 2010, vol. 59, no. 6, str. 1544-1549.
PLETERŠEK, Anton, SOK, Mihael, TRONTELJ, Janez. Monitoring, control and diagnostics using RFID infrastructure. Journal of medical systems, ISSN 0148-5598, 2012, vol. 36, no. 6, str. 3733-3739.
PLETERŠEK, Anton, TRONTELJ, Janez. A self-mixing NMOS channel-detector optimized for mm-wave and THZ signals. Journal of infrared, millimeter, and terahertz waves, ISSN 1866-6892, 2012, vol. 33, no. 6, str. 615-626
TREBAR, Mira, LOTRIČ, Metka, FONDA, Irena, PLETERŠEK, Anton, KOVAČIČ, Kosta. RFID data loggers in fish supply chain traceability. International journal of antennas and propagation (Online), ISSN 1687-5877, 2013, vol. 2013, str. 1-9
SUHADOLNIK, Nejc, SVETE, Tilen, PLETERŠEK, Anton. Enhanced environment interaction with use of RFID smart labels. Sensors & transducers, ISSN 1726-5479, Feb. 2016, vol. 197, no. 2, str. 28-33, ilustr. http://www.sensorsportal.com/HTML/DIGEST/february_2016/Vol_197/P_2795.pdf.

Temeljni viri in literatura

P.R. Gray, "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits," John Wiley & Sons, Inc. 2001,
C. Tomazou, G. Moschytz, B. Golbert, "Trade-offs in Analog Circuit Design," Kluwer 200
R.J.Baker, "CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation, 2nd, Revised Edition," Wiley 2007,
A. Pleteršek, "Načrtovanje analognih integriranih vezij v tehnologijah CMOS in BiCMOS, " 2. Izpopolnjena izd. Ljubljana: Fakulteta za elektrotehniko, 2017,
Predavanja se posodabljajo vsako leto, so v ang. jeziku in so skupaj z nalogami na razpolago na spletni strani predmeta: http://lmfe.fe.uni-lj.si/wp-content/uploads/2016/03/lectures2010-2016.pdf
Priprave in vsebina laboratorijskih vaj se posodablja letno in je na razpolago na spletni strani predmeta: http://lmfe.fe.uni-lj.si/wp-content/uploads/2016/03/vaje-2014-16.pdf