一起來學習牛人怎麼學習模擬電路的

2020-12-15 電子產品世界

  復旦攻讀微電子專業模擬晶片設計方 向研究生開始到現在五年工作經驗,已經整整八年了,其間聆聽過很多國內外專家的指點。 最近,應朋友之邀,寫一點心得體會和大家共享。我記得本科剛畢業時,由於本人打算研究傳感器的,後來陰差陽錯進了復旦逸夫樓專用集成電路與系統國 家重點實驗室做研究生。現在想來這個實驗室名字大有深意,只是當時惘然。電路和系統,看上去是兩個概念,兩個層次。我同學有讀電子學與信息系統方向研究生的,那時候知道他們是「系統」的,而我們呢,是做模擬「電路」設計的,自然要偏向電路。而模擬晶片設計初學者對奇思淫巧的電路總是很崇拜,尤其是這個領域的最權威的雜誌JSSC (IEEE Journal of solid state circuits),以前非常喜歡看,當時立志看完近二十年的文章,打通奇經八脈,總是憧憬啥時候咱也灌水一篇,那時候國內在此雜誌發的文章鳳毛麟角,就是在國外讀博士,能夠在上面發一篇也屬優秀了。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/215669.htm

  讀研時,我導師是鄭增鈺教授,李聯老師當時已經退休,逸夫樓邀請李老師每個禮拜過來指導。鄭老師治學嚴謹,女中豪傑。李老師在模擬電路方面屬於國內先驅人物,現在在很多公司被聘請為專家或顧問。李老師在87年寫的一本(運算放大器設計);即使現在看來也是經典之作。李老師和鄭老師是同班同學,所以很要好,我自然相對於我同學能夠幸運地得到李老師的指點。李老師和鄭老師給我的培養方案是:先從運算放大器學起。所以我記得我剛開始從小電流源開始設計。那時候感覺設計就是靠仿真調整參數。但是我卻永遠記住了李老師語重心長的話:運放是基礎,運放設計弄好了,其他的也就容易了。當時不大理解,我同學的課題都是AD/DA,鎖相環等「高端」的東東,而李老師和鄭老師卻要我做「原始」的模塊, 我僅有的在(固體電子學) (國內的垃圾雜誌)發過的一篇論文就是軌到軌(rail-to-rail)放大器。做的過程中很鬱悶,非常羨慕我同學的項目, 但是感覺李老師和鄭老師講的總有他們道理,所以我就專門看JSSC運放方面的文章,基本上近20多年的全看了。當時以為很懂這個了,後來工作後才發現其實還沒懂。所謂懂,是要真正融會貫通,否則塞在腦袋裡的知識再多,也是死的。但是運算放大器模擬電路的基石,只有根基紮實方能枝繁葉茂,兩位老師的良苦用心工作以後才明白。總的來說,在復旦,我感觸最深的就是鄭老師的嚴謹治學之風和李老師的這句話。

  碩士畢業,去找工作,當時有幾個offer。我師兄孫立平,李老師的關門弟子,推薦我 去新濤科技,他說裡面有個常仲元,魯汶天主教大學博士,很厲害。我聽從師兄建議就去了。新濤當時已經被IDT以8500萬美金收購了,成為國內第一家成功的晶片公司。面試我的是公司創始人之一的總經理Howard. C. Yang(楊崇和)。 Howard是Oregon State University 的博士,鎖相環專家。面試時他當時要我畫了一個兩級放大器帶Miller補償的,我很熟練。他說你面有個零點,我很奇怪,從沒聽過,雲裡霧裡,後來才知道這個是Howard在國際上首先提出來的,等效模型中有個電阻, 他自己命名為楊氏電阻。當時出於禮貌,不斷點頭。不過他們還是很滿意,反正就這樣進去了。我呢,面試的惟一的遺憾是沒見到常仲元,大概他出差了。

  進入新濤後,下了決心準備術業有專攻。因為本科和研究生時喜歡物理,數學和哲學,花了些精力在這些上面。工作後就得真刀真槍的幹了。每天上班仿真之餘和下班後,就狂看英文原版書。第一本就是現在流行的Razavi的那本書。讀了三遍。感覺大有收穫。那時候在新濤,初生牛犢不怕虎,應該來說,我還是做得很出色的,因此得到常總的賞識,被他評價為公司內最有potential的人。偶爾常總會過來指點一把,別人很羨慕。其實我就記住了常總有次聊天時給我講的心得,他大意是說做模擬電路設計有三個境界:第一是會手算,意思是說pensile-to-paper,電路其實應該手算的,仿真只是證明手算的結果。第二是,算後要思考,把電路變成一個直觀的東西。第三就是創造電路。我大體上按照這三部曲進行的。Razavi的那本書後面的習題我仔細算了。公司的項目中, 我也力圖首先以手算為主,放大器的那些參數,都是首先計算再和仿真結果對比。久而久之,我手計算的能力大大提高,一些小信號分析計算,感覺非常順手。這裡講一個小插曲,有一次在一個項目中,一個保護迴路AC仿真總不穩定,調來調去,總不行,這兒加電容,那兒加電阻,試了幾下都不行,就找常總了。因為這個迴路很大,所以感覺是瞎子摸象。常總一過來三下五除二就擺平了,他仔細看了,然後就導出一個公式,找出了主極點和帶寬表達式。通過這件事,我對常總佩服得五體投地,同時也知道直觀的威力。所以後來看書時,都會仔細推導書中的公式,然後再直觀思考信號流,不直觀不罷手。一年多下來,對放大器終於能夠透徹理解了,感覺學通了,通之後發現一通百通。最後總結:放大器有兩個難點,一個是頻率響應,一個是反饋。其實所謂電路直觀,就是用從反饋的角度來思考電路。每次分析了一些書上或者JSSC上的「怪異」電路後,都會感嘆:反饋呀,反饋!然後把分析的心得寫在paper上面。

  學通一個領域後再學其他相關領域會有某種「加速」作用。常總的方式是每次做一個新項目時,讓下面人先研究研究。我在離開新濤前,做了一個鎖相環。我以前沒 做過,然後就把我同學的碩士論文,以及書和很多paper弄來研究,研究了一個半月,常總過來問我:鎖相環的3dB帶寬弄懂了吧?我笑答:早就弄懂了。我強大的運放的頻率響應知識用在鎖相環上,小菜了。我這時已經去研究高深的相位噪聲和jitter了。之後不久,一份30多頁的英文研究報告發出來,常總大加讚賞!。後來在COMMIT時,有個項目是修改一個RF Transceiver晶片,使之從WCDMA到TD-SCDMA。裡面有個基帶模擬濾波器。我以前從沒接觸過濾波器,就花了兩個月時間,看了三本英文原版書,第一本有900多頁,和N多paper,一下子對整個濾波器領域,開關電容的,GmC的,Active RC的都懂了。提出修改方案時,由於我運放根基紮實,看文章時對於濾波器信號流很容易懂,所以很短時間就能一個人提出晶片電路原理分析和修改方案。最後報告寫出來(也是我的又一個得意之作),送給TI. TI那邊對這邊一下子肅然起敬,Conference call時,他們首先說這份報告是「Great job!」,我英文沒聽懂,Julian對我誇大拇指,說「他們對你評價很高呢」。後來去Dallas, TI那邊對我們很尊敬,我做報告時,很多人來聽。總之,現在知道,凡事情,基礎很重要,基礎紮實學其他的很容易切入,並且越學越快。

  我是02年 11月去的COMMIT,當時面試我的也是我現在公司老闆Julian。 Julian問我:你覺得SOC (system on chip)設計的環節在哪兒?我說:應該是模擬電路吧,這個比較難一些。Julian說錯了,是系統。我當時很不以為然,覺得模擬電路工程師應該花精力在分析和設計電路上。 Julian後來自己run了現在這公司On-Bright,把我也帶來,同時也從TI拉了兩個,有一個是方博士。我呢,給Julian推薦了朱博士。這 一兩年,我和朱博士對方博士佩服得五體投地。方博士是TI華人裡面的頂級高手, 做產品能力超強。On-Bright現在做電源芯 片,我和朱博士做了近兩年,知道了系統的重要性。晶片設計最終一定要走向系統,這個是晶片設計的第四重境界。電路如同磚瓦,系統如同大廈。晶片設計工程師一定要從系統角度考慮問題,否則就是只見樹木,不見森林。電源晶片中,放大器,比較器都是最最普通的,其難點在於對系統的透徹理解。在On- Bright,我真正見識了做產品,從定義到設計,再到debug,晶片測試和系統測試,最後到RTP (release to production)。Julian把TI的先進產品開發流程和項目管理方式引入On-Bright,我和朱博士算是大開眼界,也知道了做產品的艱辛。

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