repeat (условие повторения); (операторы)

пример: repeat (11);

···

– Оператор итераций для достижения цели while (условие)

пример: while (V(out)>1.0);

Математические функции

–Сложение (+) x + y

–Вычитание (-) x – y

–Умножение (*) x * y

–Деление (/) x / y

–Абсолютное значение (abs(x)) abs (x)

–Синус, косинус sin(x), cos(x) sin (x), cos(x) и другие тригонометрические функции имеют обычную математическую запись.

–Логарифмы ln(x), log(x), ln (x), log (x)

–Степень xy – pow(x,y)

–Корень sqrt(x), sqrt (x)

Пример.

// VerilogA for CMP100v6Test, OpAmp, veriloga

`include "constants.vams" `include "disciplines.vams"

`define PI 3.14159265358979323846264338327950288419716939937511

//--------------------

//opamp

//– operational amplifier

//vin_p,vin_n: differential input voltage [V,A]

//vout: output voltage [V,A]

//vref: reference voltage [V,A]

//vspply_p: positive supply voltage [V,A]

87

//vspply_n: negative supply voltage [V,A]

//INSTANCE parameters

//gain = gain []

//freq_unitygain = unity gain frequency [Hz]

//rin = input resistance [Ohms]

//vin_offset = input offset voltage referred to negative [V]

//ibias = input current [A]

//iin_max = maximum current [A]

//slew_rate = slew rate [A/F]

//rout = output resistance [Ohms]

//vsoft = soft output limiting value [V]

//

//MODEL parameters

//{none}

//

module OpAmp(vout, vref, vin_p, vin_n); input vref;

inout vout, vin_p, vin_n;

electrical vout, vref, vin_p, vin_n, vspply_p, vspply_n; parameter real gain = 40;

parameter real freq_unitygain = 1.0e6; parameter real rin = 1e6;

parameter real vin_offset = 0.0; parameter real ibias = 0.0; parameter real iin_max = 100e-6; parameter real slew_rate = 0.5e6; parameter real rout = 80; parameter real vsoft = 0.5; parameter real vspply_p = 3.3; parameter real vspply_n = 0;

real c1;

real gm_nom; real r1;

real vmax_in; real vin_val;

88

electrical cout;

analog begin

@ ( initial_step or initial_step("dc") ) begin c1 = iin_max/(slew_rate);

gm_nom = 2 * `PI * freq_unitygain * c1; r1 = gain/gm_nom;

vmax_in = iin_max/gm_nom;

end

vin_val = V(vin_p,vin_n) + vin_offset;

//

// Input stage.

//

I(vin_p, vin_n) <+ (V(vin_p, vin_n) + vin_offset)/ rin; I(vref, vin_p) <+ ibias;

I(vref, vin_n) <+ ibias;

//

// GM stage with slewing

//

I(vref, cout) <+ V(vref, cout)/100e6;

if (vin_val > vmax_in) I(vref, cout) <+ iin_max; else if (vin_val < -vmax_in) I(vref, cout) <+ -iin_max; else

I(vref, cout) <+ gm_nom*vin_val ;

//

// Dominant Pole.

//

I(cout, vref) <+ ddt(c1*V(cout, vref)); I(cout, vref) <+ V(cout, vref)/r1;

//

// Output Stage.

89

//

I(vref, vout) <+ V(cout, vref)/rout; I(vout, vref) <+ V(vout, vref)/rout;

//

// Soft Output Limiting.

//

if (V(vout) > (V(vspply_p) – vsoft))

I(cout, vref) <+ gm_nom*(V(vout, vspply_p)+vsoft); else if (V(vout) < (V(vspply_n) + vsoft))

I(cout, vref) <+ gm_nom*(V(vout, vspply_n)-vsoft); end

endmodule

90

Глава 8. Защита микросхем от электростатического разряда

Возникновение электростатических разрядов и их действие на микросхемы

Электростатические заряды всегда присутствуют на изолированных предметах.

Источником электростатических разрядов для микросхем являются подключаемые кабели, роботы манипуляторы или люди, касающиеся микросхем в процессе их изготовления или монтажа на платы.

Исследование процессов, связанных с электростатическими разрядами, проводятся на основе электрических моделей источников. Электрическая модель человеческого тела характеризуется емкостью 100 пФ, которая разряжается через сопротивление 1,5 кОм. Из модели следует, что постоянная времени разряда не может быть менее 150 нс. Напряжение разряда может достигать нескольких киловольт. Энергия разряда распределяется между ограничивающим резистором и элементами микросхемы.

Электромеханическая модель характеризуется емкостью 200 пФ и ограничивающей индуктивностью 500 нГ. Разряды от манипуляторов более опасны для микросхем, так как вся энергия конденсатора поглощается элементами микросхемы. Напряжение разряда, как правило, определяется утечками изоляции в системе электропитания и составляет несколько сотен вольт.

Модель электрического кабеля имеет распределенную многосекундную структуру. Для расчетов и испытаний используется кабель длиной 10 метров, характеризующийся удельной емкостью 66 пФ на метр и удельной индуктивностью 80 нГ на метр. Напряжение разряда – до 1000 В. Кабель – это самый опасный источник разрядов, но воздействует разряд только на разъемы печатных плат, и для защиты можно использовать дополнительные элементы, размещаемые на платах.

Для того, чтобы охарактеризовать стойкость микросхем к электростатическим разрядам, используется модель человеческого тела. В соответствии с этой моделью проводятся испытания микросхем и

91

составляются спецификации. Чем больше падение напряжения на ИМС, тем большая энергия выделяется. Отказы ИМС от воздействия разрядов происходят при электрическом пробое диэлектриков и при вплавлении металлизации в полупроводниковые структуры. Во всех случаях дефекты имеют локальный характер и проявляются как электрическое замыкание между выводами транзисторов или диодов. Разряды через цепи питания ИМС редко приводят к отказам. Наиболее опасны разряды через входы и выходы ИМС.

При электрическом пробое полупроводниковых приборов области пробоя столь малы, что их максимальный разогрев происходит за время, меньшее времени разряда. Фактором, определяющим возникновение отказа, является напряжение на затворе (для МДП-транзисторов) или тепловая мощность пробойного тока (для биполярных транзисторов и полевых транзисторов с затвором Шотки).

Испытания ИМС на устойчивость к электростатическому разряду, характеристика устойчивости

Для испытаний формируется выборка не менее пяти микросхем. Электростатические разряды (ЭСР) подаются между выводами питания и выводами входов (выходов).

Упрощенная схема стенда показана на рис.8.1 (здесь ±VECC – ЭСР). Разряды (положительной и отрицательной полярности) подаются сериями по 30. Если единичный разряд вызывает изменения в элементах ИМС, но не приводит к отказу, то серия из 30 разрядов "добивает" микросхему до окончательного отказа. Напряжение разряда повышается ступенчато в соответствии с ОСТ II 073.013-83. После воздействия разрядами проводится контроль электрических параметров ИМС. Напряжение разряда повышается до появления первого отказа во всей выборке испытуемых ИМС. Напряжение второй ступени, предшествующей отказу, считается допустимым потенциалом электростатического разряда (ДПЭСР).

92