автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Повышение помехоустойчивости аналого-цифровых систем на кристалле средствами адаптивной коррекции сложных функциональных блоков

На правах рукописи

СИБАГАТУЛЛИН АРТУР ГИНИЯТОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ НА КРИСТАЛЛЕ СРЕДСТВАМИ АДАПТИВНОЙ КОРРЕКЦИИ СЛОЖНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ

05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 3 ДЕК 2010

Москва-2010 г.

004616415

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте проблем проектирования в микроэлектронике РАН и ООО «Юник Ай Сиз», г.Москва

Научный руководитель:

д.т.н., профессор Адамов Ю.Ф.

Официальные оппоненты:

д. т.н., профессор Шагурин И. И.

к.т.н. Кобзев Ю.М.

Ведущая организация: Федеральное государственное учреждение «НПК «Технологический центр» МИЭТ»

Защита состоится 23 декабря 2010 г. в 13 час. 15 мин. на заседании Совета Д 002.078.01 по защите докторских и кандидатских диссертаций в Учреждении Российской академии наук Институте проблем проектирования в микроэлектронике РАН (ИППМ РАН) по адресу: 124681, г.Москва, Зеленоград, ул. Советская, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИППМ РАН, с авторефератом—на сайте ИППМ РАН www.ippm.ru.

Автореферат разослан 22 ноября 2010 г.

Учёный секретарь Совета Д 002.078.01 по защите докторских

и кандидатских диссертации, к. т. н.

Корнилов А. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Современные системы на кристалле (СнК) используют всё более сложные алгоритмы обработки сигналов и более высокие частоты. Изготавливаются СнК по типовым КМОП-технологическим процессам.

Методология проектирования СнК основана на использовании разработанных ранее сложно-функциональных блоков (СФ-блоков). СФ-бло-ки могут иметь разные формы описаний: фиксированные (имеющие описание топологии), программные (имеющие описание на языке HDL, пригодное для автоматического синтеза) и конфигурируемые (набор простых функциональных блоков в форме фиксированных и программных описаний, используемых для последующего синтеза конечного варианта СФ-блока). Методология проектирования СнК применяется и при проектировании конфигурируемых СФ-блоков на основе ограниченного набора простых функциональных блоков (ПФ-блоков) с использованием их поведенческих моделей.

С уменьшением размеров элементов КМОП БИС повышаются их быстродействие, уровень перекрёстных помех и технологический разброс параметров. Напряжение питания при этом снижается. Для снижения влияния помех и искажений сигналов в СнК необходимо корректировать сигналы на всех этапах обработки сигнала в СФ-блоках. Кроме того, коррекции параметров не могут быть выполнены однократно. Режимы и условия работы меняются, и коррекции необходимо проводить периодически. Известно много технических решений для коррекции сигналов в СФ-блоках, основанных на применении аналоговых функциональных узлов. Однако, универсальные решения, не зависящие от конкретного технологического процесса, условий применения и состава СнК, можно реализовывать только с использованием цифровых методов. Цели и задачи диссертационной работы

Основной целью диссертации является разработка универсальных адаптивных методов коррекции помех и искажений сигналов в СФ-блоках для систем на кристалле. Научная новизна

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов заключается в следующем:

1. Новый метод компенсации смещения нуля компараторов с цифровым управляющим блоком и схема, реализующая этот метод, обеспечивающие повышение быстродействия компаратора за счёт использования КМОП-транзисторов с минимальными размерами и высоким быстродействием.

2. Усовершенствованный метод коррекции ошибок в термометрическом коде, вызванных динамическими помехами в АЦП. Метод основан на расчёте максимальной вероятности появления множественных ошибок.

3. Новый способ подавления инжекции неосновных носителей в подложку в схеме адаптивного выходного формирователя сигналов. Способ основан на раздельном управлении скоростью изменения и максимальной величиной выходного тока формирователя сигналов.

4. Новый способ снижения перекрёстных помех в линиях связи путём переключения потенциального и токового режимов работы формирователя на различных частотах сигналов.

5. Новая схема снижения гистерезиса компараторов, вызванного электротермической связью в быстродействующих биполярных микросхемах. Снижение гистерезиса достигается при подключении к нагрузке одного закрытого и одного открытого транзисторов в любом логическом состоянии.

Практическая значимость результатов работы

Практическая значимость результатов работы состоит в следующем:

1. Разработан комплекс мер и технических решений, направленных на адаптивную коррекцию ошибок, вызванных помехами и искажениями сигналов.

2. Методы коррекции проверены в проектах СнК со встроенными быстродействующими специализированными АЦП, в их числе 3-каналь-ный аналоговый видеоинтерфейс для отображения видеоинформации и 10-канальный АЦП для совмещённого навигационного приёмника ГЛОНАССЛзРБ.

3. Результаты диссертации опубликованы в 7 научных статьях, 9 материалах конференций и отчёте о НИР. Новые технические решения защищены двумя патентами на изобретения.

4. Результаты диссертации используются в учебных программах по курсам «Основы микросхемотехники» и «Проектирование цифровых интегральных схем» на факультете Физической и квантовой электроники на кафедре «Микроэлектроника» в Московском физико-техническом институте (государственном университете).

5. Результаты диссертации используются на российских предприятиях электронной промышленности, что подтверждено актами использования.

Положения выносимые на защиту:

На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Средства адаптивной коррекции позволяют:

- снизить влияние технологического разброса параметров элементов на выходные характеристики аналоговых блоков;

- уменьшить влияние динамических помех;

- исключить инжекцию неосновных носителей в подложку;

- снизить влияние электротермической связи в аналоговых блоках;

- повысить быстродействие аналоговых блоков без потери показателей точности.

2. Показано, что в КМОП системах на кристалле методы цифровой адаптивной коррекции сигналов в СФ-блоках позволяют получить универсальные технические решения, не зависящие от конкретного технологического процесса и реализуемые автоматическими средствами проектирования.

3. Универсальность технических решений продемонстрирована на примерах реализации СнК для КМОП-технологий с проектными нормами 0,25 мкм и 0,18 мкм.

Внедрение результатов работы

Основные результаты диссертации в полном объёме использованы в ООО «Юник Ай Сиз», г. Москва, при выполнении ОКР по разработке двух новых изделий электронной техники: микросхемы аналогового видеоинтерфейса с трёхканальным 8-разрядным АЦП с частотой преобразования до 150 МГц и 10-каналыюго АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонасс/gps.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке интегральной микросхемы АЦП с разрешением 10 разрядов и частотой преобразования до 120 МГц, выполненной в рамках проекта «Цифровой телевизионный приёмник спецификации DVB-Т» в ООО «НПП «Цифровые решения».

Основные материалы диссертации, касающиеся проблем проектирования аналого-цифровых СФ-блоков для СнК и методов цифровой коррекции, включены в учебный план по курсам «Основы микросхемотехники» и «Проектирование цифровых интегральных схем» на кафедре «Микроэлектроника» в МФТИ (ГУ).

Результаты диссертации также использованы в НИР «Исследование и разработка методов проектирования и схемотехнических решений для повышения быстродействия КМОП аналого-цифровых преобразователей» по программе целевых расходов президиума РАН «Поддержка молодых учёных» на 2009 г. Методы исследования

Разработанные в диссертации методы проектирования основаны на теории электрических цепей, теории систем управления с обратной связью и принципах системного подхода. Для решения поставленных задач использованы методы компьютерного моделирования, макетирования схем в составе тестовых кристаллов и их экспериментального исследования. Разработанные методы проектирования требуют использования распространённых программ моделирования и персональных компьютеров. Достоверность результатов

Достоверность полученных теоретических результатов и разработанных моделей обусловлена их согласием с известными положениями физики полупроводниковых приборов и теории электрических цепей, а также подтверждается экспериментальными исследованиями. Достоверность новых схемотехнических решений подтверждена при проведении моделирования блоков и экспериментальных исследований тестовых кристаллов. Адекват-

ность использованных моделей элементов подтверждена их применением на предприятиях электронной промышленности при разработке новых изделий.

Методики, наработки, результаты теоретических исследований и моделирования, полученные в ходе работы над диссертацией, проверены в изготовленных тестовых кристаллах для реализации микросхем 8-разрядного АЦП для аналогового видеоинтерфейса, 10-канального АЦП для навигационного приёмника и 10-разрядного АЦП для цифрового телевизионного приёмника с частотой преобразования до 120 МГц. Тестовые кристаллы изготовлены по типовому КМОП-технологическому процессу с минимальными топологическими размерами 0,25 мкм и 0,18мкм. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

1. XII всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика — 2005», Москва, Апрель 2005;

2. V международной научно-технической конференции «Электроника и информатика — 2005», Москва, Ноябрь 2005;

3. 48-ой научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва-Долгопрудный, Ноябрь 2005;

4. «научной сессии МИФИ — 2006», Москва, Январь 2006;

5. 49-ой научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва-Долгопрудный, Ноябрь 2006;

6. всероссийской межвузовской НПК «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике — 2009», Москва, Апрель 2009;

7. 52-ой научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва-Долгопрудный, Ноябрь 2009;

8. IV всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем —2010 (МЭС-2010)», Звенигород, Октябрь 2010;

9. международной научно-технической конференции «Проектирование систем на кристалле: тенденции развития и проблемы», Москва, Октябрь 2010.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложений, содержащих акты использования результатов работы и списка литературы. Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 7 научных ста-

тьях, 9 тезисах докладов на научных конференциях и отчёте по НИР. Новые технические решения защищены двумя патентами на изобретения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой задачи, сформулированы цели и предмет исследования, научная новизна. Определены основные вопросы, требующие рассмотрения и анализа в диссертации, представлена практическая ценность, а также кратко изложено содержание диссертации.

В главе 1 рассмотрены проблемы и задачи разработки СнК, содержащих как аналоговые, так и цифровые СФ-блоки. Уделено значительное внимание сложности создания СФ-блоков и приведены отличительные особенности их проектирования для типовых цифровых технологических процессов.

При разработке СФ-блоков необходимо учитывать условия их работы в составе СнК, но в общем случае неизвестно, какие цифровые блоки будут оказывать влияние на основные аналоговые блоки. Мощные цифровые блоки, такие как, например, коррелятор навигационных сигналов или скэйлер в системе цифровой обработки видеосигнала для телевизоров, могут оказать губительное влияние на характеристики СФ-блоков. Они создают импульсные помехи в цепях питания и подложке. В кристалле присутствуют градиенты температуры, мощные выходные транзисторы при переключении инжектируют в подложку неосновные носители. Поэтому очень важной является компенсация влияния такого рода помех на СФ-блоки. Практически всегда присутствуют ограничения на потребляемую мощность СнК, которые распространяются и на СФ-блоки. В ряде случаев условия применения СнК создают дополнительные проблемы для аналоговых блоков. Например, в СнК с фотоприёмниками, датчиками магнитного поля и других физических величин, воздействия на интегрированные датчики влияют также и на аналоговые блоки.

Основной областью применения СнК на данный момент является переносная потребительская аппаратура с батарейным электропитанием. Наряду с этим возрастает необходимость увеличения быстродействия таких СнК, что требует использования более современных технологических процессов с меньшими размерами элементов.

Одной из главных проблем в реализации СФ-блоков по типовому цифровому КМОП технологическому процессу является нехватка точности в КМОП-компараторах. Пара КМОП-транзисторов с длинами затворов ~0,25мкм обладает случайным смещением порядка ст(Кюр) = 2-6 мВ. Случайное смещение увеличивается с уменьшением размеров КМОП-транзисторов, а динамический диапазон входного сигнала уменьшается. Из-за низкого усиления субмикронных КМОП-транзисторов смещения всех транзисторов компаратора накапливаются, что может привести к общему приведённому ко входу напряжению смещения нуля компаратора, равному нескольким десяткам милливольт.

Вариации обычно называются несоответствием элементов, они зависят от размеров элементов. Разработчик может лишь использовать размеры (ширина и длина), топологию и напряжения смещения элементов электрической схемы для уменьшения разброса параметров.

Зависимость разброса параметров элементов от их размеров и положения на кристалле описывается «соотношением Пелгрома»,

<х2(ДР) = -^| + 4о2. (1)

где а2(АР) — дисперсия разности параметров (АР) двух одинаковых транзисторов (или других элементов). Она зависит от расстояния между ними (£>) и их активной площади (где И7 и ¿ — длина и ширина канала). Ар и 5я — параметры, определяемые экспериментально на основе измеренных величин разброса. Действие параметра Бр на несоответствие транзисторов можно исключить топологически. Главный параметр в формуле — это Ар.

Производство КМОП-микросхем в значительной степени унифицировано. Параметры несоответствия у разных производителей отличаются незначительно, что подтверждается в ряде публикаций и нашими исследованиями.

Для качественной оценки разброса параметров КМОП-транзисторов с длиной затвора 0,18мкм можно использовать следующие приближения в формуле Пелгрома:

= (2) 1,0[л«кЛ мкм]

а(1нас) = ш (3)

В табл. (1) приведены также усреднённые значения коэффициентов для различных КМОП технологических процессов.

Таблица 1. Усреднённые коэффициенты в соотношении Пелгрома для различных КМОП технологических процессов

Техпроцесс Тип транзистора [мВ-миа^ 1чхА-мхм5

0,25 мкм яМОП рМОП 7 6 1,9 1,9

0,18 мкм лМОП рМОП 5 5 1,0 1,0

Из табл. 1 видно, что КМОП-технологические процессы с меньшими минимальными размерами имеют меньшие абсолютные значения разброса параметров. Использование транзисторов с равными размерами в технологиях с различными минимальными размерами приводит к меньшему разбросу параметров в технологии с меньшими размерами. Однако,

для транзисторов с минимальными размерами в обеих технологиях большим разбросом параметров будут обладать транзисторы, выполненные по технологии с меньшими размерами. Таким образом, для достижения минимального влияния разброса параметров элементов на характеристики аналоговых блоков целесообразно использование технологических процессов с меньшими допустимыми размерами элементов. Также необходимо использовать транзисторы не минимальных размеров.

Аналоговые методы коррекции разброса параметров элементов и искажений увеличивают число элементов, которые влияют на разброс выходных параметров блока. Переход на другую технологию потребует полного изменения электрической схемы, её параметров и создание новой топологии. Универсальные решения достигаются цифровыми методами. Цифровые блоки коррекции легко воспроизводятся автоматизированными средствами проектирования при переходе на другую технологию с другими технологическими нормами, практически не подвержены помехам в цепях питания и подложке. Дополнительным преимуществом цифровых методов коррекции является более простая адаптация алгоритмов коррекции для конкретных применений.

Для моделирования сложных аналого-цифровых блоков в составе систем на кристалле с учётом разброса параметров элементов необходимы характеризация этих блоков и создание поведенческих моделей. Поведенческие модели цифровых узлов многократно проще. Для основных блоков АЦП были созданы параметризованные поведенческие модели, описанные на языке Verilog-A. Диапазон изменения выходных параметров устанавливается на основе экспериментов и расчётов в симуляторе Spectre. Статистический разброс параметров описывается распределением Гаусса.

Таким образом, разброс параметров элементов является предсказуемой величиной для унифицированных технологических процессов. Усреднённые величины этих параметров для процессов с различными технологическими нормами также доступны в литературе. Произведённая оценка делает возможным выбор необходимого и достаточного набора средств коррекции, а также величины коррекции.

В главе 2 рассмотрены разработанные новые методы увеличения быстродействия и точности СФ-блока компаратора напряжения. Также предложен усовершенствованный метод повышения точности АЦП прямого преобразования. Предложен новый способ коррекции напряжения смещения нуля компараторов, входящих в состав интегрированного АЦП. Показана его эффективность при применении в АЦП прямого преобразования. Для исправления ошибок в термометрическом коде предложен модифицированный метод цифровой коррекции, обеспечивающий расширение диапазона коррекции и основанный на вероятности появления множественных ошибок.

Одним из последствий разброса параметров является напряжение смещения нуля компараторов. Как известно, вносимые каждым элементом схемы ошибки можно «привести ко входу», т.е. предположить, что общую суммарную ошибку (в нашем случае — напряжение смещения нуля)

Тактируемая схема сравнения ,, , ,,,п

величин входных токов Цифровая схема управления ЦЛП

Рис. 1. Схема компаратора.

создают только два транзистора входной дифференциальной пары, а все остальные элементы схемы — идеальные. Тогда, добавив ко входу такое же напряжение, но с противоположным знаком, эту ошибку можно устранить. Обратимся к рис. 1 и формулам (4), (5).

h = I7 + l9-I, (4)

U = U + ho-h (5)

Если потенциалы на затворах входных транзисторов T¡ и T¡ одинаковы и находятся в рабочей зоне компаратора, то, из-за действия «приведённого ко входу» напряжения смещения, значения токов ¡¡ и I¡ будут разными.

Описываемый принцип коррекции основан на нахождении такого отношения токов Ig и ¡¡о, чтобы, независимо от попарного неравенства токов U и I¡, Ir и Ig, переключение выхода компаратора в логический ноль или единицу было равновероятным. По своему действию это эквивалентно приложению ко входу компаратора существующего напряжения смещения, но с противоположным знаком. Далее это напряжение и токи Ig и ¡¡о будем называть корректирующими. При этом диапазон «исправляемого» напряжения смещения нуля определяется отношением суммы корректирующих ТОКОВ Ig И I¡0 к сумме постоянных ТОКОВ /7 и Ig. Источником ТОКОВ 1д

Рис. 2. АЦП прямого преобразования с коррекцией.

и ¡ю является ЦАП с суммированием взвешенных токов. Отношение токов ¡9 и ¡ю, а значит, и знак, и величина корректирующего напряжения, зависят от значения входного кода ЦАП. Количество разрядов ЦАП при заданном диапазоне регулирования определяет величину остаточного напряжения смещения.

Структурная схема АЦП прямого преобразования с таким принципом коррекции представлена на рис.2. Её особенностью является то, что каждый компаратор корректируется для своего входного опорного напряжения. Это, в какой-то мере, компенсирует ошибку из-за конечности ослабления синфазного сигнала во входном дифференциальном каскаде.

Коррекция напряжения смещения нуля компараторов происходит следующим образом. При переходе АЦП в режим коррекции между входами каждого компаратора «прикладывается» отрицательное корректирующее напряжение, которое постепенно изменяется к положительному. Процесс коррекции прекращается после того, как выход компаратора переключится в логическую единицу. Входы компаратора переключаются в нормальный режим работы. По принципу действия данного метода после завершения коррекции всегда будет присутствовать остаточное положительное напряжение смещения. Его величина, хотя и имеет один знак, носит случайный характер. По величине она не превышает единицы шага квантования корректирующего напряжения. Для характеристики АЦП это соответствует сдвигу в одном направлении границ интервалов квантования.

Рассмотренный метод коррекции напряжения смещения нуля компаратора обладает рядом существенных достоинств. Главным из них является возможность использования в предварительном усилителе компаратора транзисторов с минимальными технологически до-

ступными размерами при его исполнении по базовому КМОП-тех-процессу. Это позволяет достичь значительно большего быстродействия, чем для компаратора с таким же напряжением смещения нуля за счёт применения транзисторов с «большими» размерами.

Благодаря обратной связи с цифрового выхода компаратора, коррекции подвергаются все части схемы при действующих помехах. Во время работы АЦП, для устранения погреш-

ностей, возникающих от изменения температуры и воздействия других дестабилизирующих факторов, коррекцию можно производить периодически по требованию управляющего устройства. Несмотря на то, что такой компаратор имеет дополнительно схему коррекции, его общие размеры могут быть меньше размеров компаратора, имеющего подобное напряжение смещения нуля, без коррекции, но с использованием «больших» транзисторов. К достоинствам также следует отнести упрощённый контроль образцов после производства. Достаточно после включения питания подать на блок АЦП от управляющего блока сигналы Такт и Старт. Если установился сигнал Ошибка, значит существующее напряжение смещения выходит за диапазон коррекции и данный образец можно считать браком. Недостатком является наличие некорректируемого остаточного напряжения смещения.

Одна из областей применения рассмотренного метода коррекции напряжения смещения нуля компаратора — быстродействующие АЦП параллельного преобразования в составе устройств класса СнК, выполненных по базовому КМОП технологическому маршруту. Например, при моделировании 8-разрядного АЦП для 0,18мкм технологического процесса было достигнуто максимальное значение для частоты преобразования

Рис. 3. Блок-схема метода коррекции компаратора.

600 МГц.

Шаг квантования АЦП-

■ 8 мВ, среднее прогнозируемое смещение

нуля компаратора ±5мВ и максимальное ±15 мВ. Для обеспечения линейности преобразования ошибка квантования должна быть меньше 4мВ. Поэтому выбраны шаг коррекции 2мВ, диапазон коррекции ±16 мВ и 4 разряда корректирующего кода. Значение отношения сигнал/шум при этом для низкочастотного входного сигнала составило 44 дБ, что соответствует эффективному количеству бит равному 7,1.

Алгоритм работы устройства управления коррекцией такого компаратора представлен на рис. 3. По сигналу Старт устанавливаются исходные значения кода А [3:0] и пА [3:0], сигналы Переполнение кода ЦАП и Калибровка.

1.8 _ 1-4

m 900.0m 450.0m 0.0

1.8

_ 1-4

m 900.0m ~ 4b0.0m 0.0

1.8

_ 1.4 ш 900.0m 450.0m 0.0

1.8

_ 1-4

m 900.0m 450.0m 0.0

Цифровые сигналы

: Сиг-'ап CLK'

Сигнал Start.:

^. Сигнал Выход ;

~ Сигнал Калибровка.;

50n

100п

150п

I

Аналоговые сигналы

1.570U 1.560U 1.550U 1,540и 1.530U 1.520U 1.510U 1.500U 1.490U

Рис. 4. Процесс коррекции компаратора.

При этом ток 1д будет максимальным, а ток 1,0 равным нулю, что эквивалентно приложению максимального отрицательного корректирующе-

го напряжения между входами компаратора. Если после снятия сигнала Старт сигнал Выход компаратора находится в состоянии логического нуля, то существующее «приведенное ко входу» положительное напряжение смещения нуля не превышает по модулю значения максимального отрицательного корректирующего напряжения. Иначе вырабатывается сигнал Ошибка и процесс коррекции прекращается. При условии, что ошибки нет, значение кода А [3:0] увеличивается на 1, и, соответственно, отрицательное корректирующее напряжение уменьшится на один свой квант. Если за четыре периода сигнала Такт сигнал Выход компаратора не переключился в состояние логической единицы, то процесс увеличения значения кода А[3:0\ повторяется. Четыре периода сигнала Такт необходимы для окончания переходных процессов в ЦАП и исключения влияния метастабиль-ных состояний. Таким образом, корректирующее напряжение квантован-но изменяется от максимально возможного отрицательного к максимально возможному положительному значению. Если исходное «приведённое ко входу» напряжение смещения нуля компаратора лежит внутри корректируемого диапазона, то, как только корректирующее напряжение превысит его, сигнал Выход компаратора переключится в логическую единицу и процесс коррекции прекратится. Установка сигнала Переполнение кода ЦАП означает, что исходное «приведённое ко входу» отрицательное напряжение смещения нуля компаратора превышает по модулю значение максимального положительного корректирующего напряжения. В этом случае вырабатывается сигнал Ошибка и процесс коррекции также прекращается.

Массив компараторов АЦП прямого преобразования на выходе выдаёт так называемый термометрический код. В идеальном случае выше уровня входного сигнала в термометрическом коде будут логические нули, а ниже—логические единицы. Термометрический код преобразуется в конечный двоичный выходной код, используя информацию о точке перехода от логических единиц к логическим нулям, для адресации к постоянному запоминающему устройству (ПЗУ).

В высокоскоростных СФ-блоках АЦП прямого преобразования значительную проблему представляют собой ошибки в термометрическом коде, вызванные динамическими помехами. Такие ошибки обычно называют «пузырьками» (от английского «bubble»), так как они напоминают пузырьки в столбце жидкости в термометре. Причин появления «пузырьков» достаточно много — это и тепловой шум, и системный шум, и разброс параметров элементов.

Для исправления таких ошибок известен ряд схемотехнических решений. Зачастую они предназначены для исправления «пузырьков» и одновременного выделения одной единственной строки в приоритетном шифраторе, реализованном аналогично ПЗУ. Основным недостатком при таком подходе является то, что рассматриваются либо лишь один «пузырёк» в температурном коде, либо преобразование вовсе проводится лишь для выделения приоритетной единицы. В обоих случаях появление «пузырьков» в нескольких разрядах термометрического кода приводит к значительному искажению выходного кода АЦП.

В диссертации предложен модифицированный метод повышения эффективности блока коррекции «пузырьков» в термометрическом коде. Ключевой особенностью этого блока является способ коррекции с расширенной зоной обработки. Другими словами, он корректно отрабатывает ситуацию неверного одновременного срабатывания нескольких компараторов в ожидаемой области границы термометрического кода. На основе измерений шумовых характеристик компараторов в реальных тестовых кристаллах, реализованных по КМОП-технологическому процессу с нормами 0,18 мкм, было выявлено, что «пузырьки» могут достигать четырёх разрядов в термометрическом коде. Для 8-разрядного АЦП с входным диапазоном 1 В это составляет смещение ±10 мВ. В таком случае коррекции одного или двух ошибочных разрядов термометрического кода оказывается недостаточно.

Таблица 2. Разработгнный усовершенствованный метод коррекции термометрического кода

_До преобразования_

А-н 0 0 0 0 0 0 0 0" 0 0 0 0 ■ 0 0 0 0

А+э 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ш 1!. 10 ш N ш |||

А+г 0 0 0 1 1 0 111 |1| II1 0 н 0 0 ш 1 и |0|

Ач1 0 0 1 1 1 ш 0 |0| !°1 |0 |0| 1 ш 1

А, 0 1 1 1 1 1 10] и 1 ш |р. 1 1 1

"А-Г 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

После преобразования

4+4 0 0 0 0 и и и о и 0 и 1) и 0 о (1

"Д+з..... 0 0 0 и 1 и 0 0..... " 0 "0 ' 0 0 0 0 .....с 0

0 0 0 1 1 и и и 0 0 о 0 0 0 1 1

и и 1 1 1 0 и 1 1 1 1 I 1 1 1 1

в, 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1

В..\..... 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ] 1 1

Алгоритм преобразования представлен в табл. 2. В таблице представлены все возможные комбинации переключений компараторов в корректируемом диапазоне. Компараторы и Л,-+4 являются корректно переключившимися и представлены для наглядности. Выделенными являются ошибочные разряды на выходе соответствующего этапа преобразования, вызванные «пузырьками» в термометрическом коде. Сплошными линиями отмечены ожидаемые точки перехода от логических единиц к логическим нулям в термометрическом коде. Стоит отметить, что в некоторых случаях точки перехода при наличии такого рода «пузырьков» определить точно не удаётся. Поэтому для коррекции таких ошибок использованы предположения, описанные далее. Главной целью коррекции в таких случаях является замена случайной ошибки на некоторую систематическую ошибку меньшей величины.

В первых пяти комбинациях представлен корректный термометрический код и коррекция не требуется. Во всех остальных комбинациях производится коррекция, основанная на вероятностях появления ошибок. Рассмотрим пример комбинации Л1+з...Л;, соответствующий коду 0110. Как известно из публикаций, вероятность появления ошибки вследствие воздействия помех в компараторах подчиняется нормальному закону. На

Рис. 5. Распределение вероятности отсутствия ошибки и пример определения границы для одного из ошибочных состояний.

рис. 5 представлено распределение вероятности отсутствия ошибки и пример ошибочного состояния. Будем считать, что точка перехода Ту находится между компараторами Д_1+/ и Л1+/> при / = 0,... 4. Пусть qk — вероятность отсутствия ошибки на расстоянии к разрядов от точки перехода. Исходя из нормального закона распределения отсутствия ошибки и учёта дисперсии равной величине двух разрядов (Зет = 10 мВ), определяются вероятности qz — 0,001, ф = 0,035, <?] = 0,238. Пусть для точки перехода 7} приведённая вероятность равна Рц- Тогда Ту выбирается границей, если

Рг = тах Рт,

5=0,...4

Для точки перехода Ту, все нижележащие нули и вышележащие единицы считаются ошибочными. Для рассматриваемого случая приведённые вероятности равны:

Рго = ШЗ<РЪ = ц\Ч2,РТг = <?1?2, Рт3 — Яг>Рт, =</1?4

Таким образом, для приведённого примера границей выбирается Тг. Аналогичным образом составляется коррекция для других ошибочных состояний.

Данный метод является полностью цифровым. Это даёт возможность легко модифицировать предположение о коррекции случайных ошибок с неизвестным истинным значением и быстро реализовать метод в виде блока коррекции автоматизированными средствами проектирования. При избыточности коррекции четырёх разрядов метод может быть упрощён.

В главе 3 представлены методы снижения различных видов помех в СФ-блоках и СнК в целом.

Кроме технологического разброса параметров элементов значительные искажения в характеристики аналоговых СФ-блоков вносят помехи, вызванные инжекцией неосновных носителей в подложку. Распространение инжектированных электронов по подложке может достигать нескольких миллиметров. Инжектированные электроны от выходных формирователей

наблюдались экспериментально в виде яркого светящегося пятна диаметром около 1 мм на микросхеме матричного фотоприёмника. В диссертации предложен новый способ подавления инжекции электронов в подложку в схеме адаптивного формирователя выходных сигналов.

£=ЕН

с^П 11

1

Рис. 6. Адаптивный формирователь выходных сигналов с подавлением инжекции электронов в подложку.

Известные схемы формирователей выходных сигналов обеспечивают только равную длительность фронтов и срезов сигналов независимо от ёмкости нагрузки. На рис.6 представлена предложенная схема адаптивного формирователя выходных сигналов. Адаптивный формирователь с управляемой нагрузочной способностью обеспечивает одинаковые фронты и срезы выходных сигналов в широком диапазоне нагрузочной ёмкости. Управление только нагрузочной способностью не обеспечивает отсутствие инжекции электронов. Отсутствие инжекции определяется следующим соотношением:

^в"" г ^ п _ п ят*

^ ^внешн ир—п —

где Ьвнешн — индуктивность в цепях питания, 11р-.п — напряжение р-п перехода. Таким образом, необходимо дополнительное управление скоростью изменения выходного тока формирователя. Поэтому в схему формирователя добавлены линии задержки, обеспечивающие последовательное переключение секций выходных транзисторов. Скорость изменения тока в

выходной цепи формирователя определяется размерами транзисторов в одной секции и минимальной величиной задержки в линии, а максимальный выходной ток —числом подключённых секций выходных транзисторов.

В схеме присутствует опорный элемент, формирующий эталонный фронт (срез), включающий эталонный драйвер с наименьшей нагрузочной способностью и эталонную ёмкость нагрузки (Сэш). Такой же выходной фронт (срез) схеме необходимо сформировать независимо от внешней нагрузки на выходе Хо. Величина эталонной ёмкости необходима для калибровки системы и определяется техническими требованиями к передаваемому сигналу. Формирователь состоит из двух равных частей, каждая из которых вырабатывает управляющие сигналы для формирования фронтов или срезов соответственно. Сигналы для управления длительностью фронта (среза) определяются блоком фазового детектора и реверсивного регистра путём сравнения эталонного сигнала и сигнала с выхода формирователя. Скорость нарастания выходного тока определяется количеством активных секций выходных каскадов. Для формирования сигналов разрешения включения каскада используются линии задержки отдельно для управления р- и «-канальными транзисторами. Дополнительные логические элементы обеспечивают поочерёдное включение групп р- и «-канальных транзисторов.

Условием равенства длительности фронтов (срезов) сигнала является постоянство производной напряжения по времени заранее заданной постоянной величине К. Таким образом,

Л/А"

—= Я

М Л

Величина константы К определяется величиной эталонной ёмкости Сэ,

Рис. 7. Влияние, оказываемое со стороны близлежащих проводников, и эквивалентная схема для оценки величины помех.

Выходной ток 1вых должен быть оптимизирован до минимальной возможной величины, определяемой нагрузочной ёмкостью Снагр, т. е.

¡еых ~> тт /(Снагр)

Необходимым условием для устойчивой работы схемы формирователя выходных сигналов является условие того, что длительность фронта (среза) должна превышать общую задержку в линии задержки не менее, чем в 2 раза.

Предложен новый способ снижения перекрёстных помех в линиях связи путём переключения режимов работы на различных частотах.

В структуре микросхемы (рис.7) помеха на линии связи определяется влиянием близлежащих проводников. Основной вклад вносят помехи от проводников в том же слое металлизации, т.е. Св -с Спар, Сн -С Спар. Следовательно, для помехи в линии связи имеет место соотношение:

.. _ ^СпарДЦт^/^лдр

и пом--7 1

Фр

где Спар и Кпар — эффективные паразитные ёмкость и сопротивление, ДЦ,„ — логический перепад сигнала, ^ — длительность фронта сигнала. Для сигнала с Д 1!лп = 1.8В и длительностью фронта (фР = 50псек в линии длиной I = 2 мм оценочная величина перекрёстной помехи достигает значения ипом = 1 В.

Рис. 8. Схема адаптивного формирователя выходных сигналов.

На рис. 8 приведено типовое решение с повторяющимися буферами, расположенными на равном расстоянии, и предложенное новое решение. Предложенное решение реализует переключение режимов передачи сигнала на определённой частоте. На низких частотах используется потенциальный режим с ограничением тока. На высоких частотах используется токовый режим передачи. Для низких частот потенциальный режим эффективнее, т.к. отсутствует постоянная составляющая тока. На высоких частотах в потенциальном режиме происходит значительное искажение сигнала. Использование потенциального режима на высоких частотах невозможно. Энергоэффективность токового режима на высоких частотах определяется 10-кратным уменьшением логического перепада. Универсальной точкой переключения режимов для различных длин линий связи выбрана частота сигнала 200 МГц. Возможно также использование для различных длин

линий различной, более актуальной в каждом конкретном случае, частоты изменения режима. На рис.9 приведен график зависимости энергии переключения за такт для различных режимов работы предложенной схемы и для типового метода для линии связи длиной 2 мм.

700.0/

Потенциальный режим. Линия 2мм Токовый режим. Линия 2мм Буферизованная линия 2мм

■ Область работыв'-потенциальном режиме

•-■Частота: переключения : режимов 200МГц

I

-Областъработмв-токовдм режиме

ЮМ

ЮОМ

Частота сигнала, [Гц]

Ю

Рис. 9. Энергия переключения для линии длиной 2 мм.

Для СФ-блоков с быстродействующими гетероструктурными биполярными транзисторами увеличение плотности тока транзистора приводит к пропорциональному локальному нагреву.

Модель ЩГВОИ ¿Г

Источник тепла

X 1

Рис. 10. Известная модель транзистора ВЛТБСШ для учёта электротермической связи.

В известной модели ВЛ5(Ш для гетероструктурного биполярного транзистора с базой в слое кремний-германий есть элементы для учёта электротермической связи: эффективное тепловое сопротивление /?</, и эффективная теплоёмкость физической структуры транзистора С^. Тепловой

РаспредеАсшшя Л<0()?Л1, | Модель '¿¡Т504 ; : Источник : гАА..........— Н^г-А Хг Хр Л. р I I I 1

; тепла ; гП

Рис. 11. Распределённая тепловая модель биполярного транзистора.

Упрощённая модель

Модель В/ТЗО-И:

Источник ат

тепла

Л

............. I

Рис. 12. Упрощённая модель биполярного транзистора.

поток распределён в пространстве и переходной процесс нагрева нельзя описать двумя сосредоточенными элементами. Возможно построение модели с распределённой структурой тепловых сопротивлений и ёмкостей. Модель учитывает потоки тепловой энергии в кремниевую подложку к основанию корпуса и в систему металлизации. Однако сложная модель замедляет расчёты. Предложена электротермическая модель транзистора, отличающаяся добавлением к модели ВЛ5(Ш ещё одного теплового сопротивления и одной тепловой ёмкости. Результаты моделирования переходного процесса представлены на рис. 13.

Компаратор напряжения является необходимым элементом аналого-цифровых БИС. Электротермическая связь вызывает появление гистерезиса на передаточной характеристике для низкочастотных входных сигналов. Для коррекции электротермической связи в компараторе предложено использовать дополнительный компенсирующий каскад,переключающийся в противофазе с основным (рис. 14). В режиме полного переключения тока дифференциального каскада к каждому нагрузочному резистору подключены один открытый (горячий) и один закрытый (холодный) транзисторы. Моделирование компаратора с использованием упрощённой модели транзистора в широком температурном диапазоне показало, что использование компенсации позволяет достичь уменьшения величины гистерези-

t

i 10 a

S 8.0

a

I 6.o s

; 4.o

X

I 2.0

S 0.0

: Модель BJT50« : Распределённая модель

■*: Упрощенная модель

.................. !..............

/ [

f \ А.................

и 11

1/

it —J..............

ЗООп 400л

Время, [сек]

Рис. 13. Результаты моделирования переходных процессов для различных моделей транзисторов.

са в 10 раз.

В главе 4 представлено применение разработанных новых методов при реализации СФ-блоков АЦП.

♦ от

Рис. 14. Компаратор с компенсацией электротермической связи.

С использованием предложенных решений был разработан тестовый кристалл аналогового видеоинтерфейса для систем отображения видеоинформации на основе жидкокристаллических мониторов или мониторов с электронно-лучевой трубкой. Данный тестовый кристалл является функциональным аналогом микросхемы AD9888 компании Analog Devices. В него входят три канала АЦП с масштабирующими блоками для управления яркостью и контрастом, перестраиваемый генератор тактовых синхросигналов, цифровая схема обработки и последовательный интерфейс 12С.

Для реализации каждого из каналов АЦП выбрана архитектура прямого преобразования для достижения максимального быстродействия.

Рис. 15. Блок-схема микросхемы аналогового видеоинтерфейса.

Так как видеоинтерфейс функционирует непрерывно, то режима экономии мощности в нём не предусмотрено. Тестовый кристалл использован в 15" жидкокристаллическом мониторе и успешно поддерживает разрешения до формата ХйА (1024x768 точек). При проектировании кристалла использованы технические решения, описанные в главах 2 и 3.

Основные типовые параметры полученного тестового кристалла приведены в табл. 3.

Таблица 3. Характеристики тестового кристалла аналогового видеоинтерфейса

Тестовый кристалл АЬ9884 100/140 А1Ш8 100/140/170/205

Технологический процесс типовой, КМОП 0,25 мкм модифицированный КМОП модифицированный КМОП

Напряжение питания, Б 3,3 3,3 3,3

Чокопатребление, мА ЗМ> 170/200 ааддоуш/зю

Частота преобразования, М1ц до 150 до 100/140 до 100/140/170/205

Отношение сигнал/шум, дЬ 44 4Ь/45 45/45/44/42

Следующим реализованным СФ-блоком является 10-канальный АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонасс/срб. В него входят десять каналов АЦП, два из которых — 8-разрядные и восемь — 2-разрядные, и цифровая схема сведения и формирования выходного кода. Для реализации 10-канального АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонассДзрз была выбрана архитектура параллельного типа.

СФ-блок АЦП состоит из четырёх модулей: двух модулей 8-разрядных АЦП для преобразования сигналов системы йРБ и двух групп из четырех 2-разрядных АЦП для преобразования сигналов системы глонАСС. Модуль 8-разрядного АЦП представляет из себя преобразователь параллельного типа с последующей обработкой выходного кода.

Рис. 16. Блок-схема микросхемы 10-канального АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонасс/ср5.

Для уменьшения энергопотребления СФ-блока использовано большое количество внутренних вторичных термокомпенсированных источников электропитания. Все они имеют возможность отключения и, тем самым, уменьшения токопребления всего СФ-блока при неиспользовании отдельных блоков 10-канального АЦП. Так, в СФ-блоке предусмотрены четыре режима функционирования. В первом режиме функционируют только два 8-разрядных преобразователя, две группы 2-разрядных преобразователей отключены. Во втором режиме функционируют только две группы 2-разрядных АЦП, питание 8-разрядных отключены. В третьем и четвёртом режимах функционируют лишь один из 8-разрядных и одна группа 2-разрядных АЦП, питание других отключено. Использование таких режимов функционирования даёт значительную экономию токопотребления, что особенно важно для портативной навигационной аппаратуры потребителей. При этом сохраняется возможность повышения точности позиционирования при совместном использовании двух навигационных систем или использования только одной из систем, например в моменты, когда спут-

ники одной из них недоступны или по какой-либо причине не функционируют. Для дополнительной энергоэффективности предусмотрено отключение синхросигналов в моменты отключения питания блоков. Тестовый кристалл использован в макете приёмника глонасс/срб и успешно функционирует. Планируется интеграция СФ-блока на кристалл приёмника с коррелятором и навигационным процессором.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

Основным результатом диссертации являются разработанные универсальные адаптивные методы коррекции помех и искажений сигналов в СФ-блоках для систем на кристалле.

На основании исследований методов коррекции ошибок СФ-блоков получены наиболее существенные результаты:

1. Новый цифровой метод компенсации смещения напряжения нуля компараторов позволяет повысить быстродействие и точность СФ-блоков.

2. Усовершенствованный метод коррекции ошибок в термометрическом коде, основанный на расчёте максимальной вероятности появления множественных ошибок, обеспечивает расширение области коррекции ошибок и уменьшение влияния помех и шумов.

3. Новый способ подавления инжекции неосновных носителей в подложку в схеме адаптивного выходного формирователя сигналов, основанный на раздельном управлении скоростью изменения и максимальной величиной выходного тока формирователя сигналов.

4. Новый способ снижения перекрёстных помех в линиях связи путём переключения потенциального и токового режимов работы формирователя на различных частотах сигналов.

5. Новая схема снижения гистерезиса компараторов, вызванного электротермической связью в быстродействующих биполярных микросхемах, за счёт подключения к нагрузке одного закрытого и одного открытого транзисторов в любом логическом состоянии.

6. Разработаны новые изделия электронной техники с встроенными быстродействующими специализированными АЦП, в их числе, 3-канальный аналоговый видеоинтерфейс для отображения видеоинформации и 10-канальный АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонасс/орб.

7. Результаты диссертации опубликованы в 7 научных статьях, 9 материалах конференций и отчёте о НИР. Новые технические решения защищены двумя патентами на изобретения.

8. Результаты диссертации используются в учебных программах на кафедре «Микроэлектроника» в Московском физико-техническом институте (государственном университете).

9. Результаты диссертации используются на российских предприятиях

электронной промышленности, что подтверждено актами использования.

Основные результаты по теме диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Адамов Ю.Ф., Губин Я. С., Сибагатуллин А. Г., Сомов O.A. Аналоговые блоки в системах на кристалле // Электроника НТВ. — 2004. — N» 8. — С. 48-51.

2. Адамов Ю.Ф., Губин Я. С., Сибагатуллин А. Г., Сомов O.A. Аналоговые блоки в системах на кристалле. (Продолжение) // Электроника НТВ. — 2005. — № 1. — С. 70-73.

3. Сибагатуллин А. Г., Лунькова О. О. Быстродействующий 8-разрядный КМОП АЦП с частотой выборки 100 МГц с использованием операций аналоговой интерполяции и цифрового сглаживания // V Международная научно-техническая конференция «Электроника и информатика —2005».— М.: МИЭТ, 2005.-С. 204.

4. Сибагатуллин А. Г. Системы восстановления синхросигнала и данных // V Международная научно-техническая конференция «Электроника и информатика-2005».-М.: МИЭТ, 2005.-С. 231.

5. Адамов Ю. Ф., Губин Я. С., Сибагатуллин А. Г. Интегральные схемы для видеоинтерфейса жидкокристаллических панелей // Электроника НТБ. —

2005.-№8.-С. 42-44.

6. Зайцев A.A., Сибагатуллин А. Г. Метод коррекции напряжения смещения нуля компаратора для быстродействующего АЦП // 48-я Научная конференция МФТИ. - М.: МФТИ, 2005. - С. 140.

7. Сибагатуллин А. Г., Лунькова О.О. Быстродействующий 8-разрядный КМОП АЦП с частотой выборки 100 МГц с аналоговой интерполяцией и цифровым сглаживанием // Научная сессия МИФИ — 2006. — М.: МИФИ,

2006.-С. 139-140.

8. Зайцев A.A., Сибагатуллин А. Г. Сверхбыстродействующий АЦП для высокоскоростных телекоммуникационных систем // Электросвязь. — 2006. — №4.-С. 33-35.

9. Сибагатуллин А. Г., Губин Я. С. Аналоговый интерфейс для систем отображения информации на основе ЖК панелей // Электросвязь. — 2006. — №4.-С. 36-38.

10. Губин Я. С., Остапенко А. А., Сибагатуллин А. Г., Сомов O.A. Интегральная схема кабельного повторителя для USB 1.1 интерфейса длиной в десятки метров // Электросвязь. — 2006. — № 4. — С. 42-44.

11. Сибагатуллин А.Г., Сибагатуллина О.О. Быстродействующий 8-разрядный АЦП для измерительных систем с LVDS выходами // 49-я Научная конференция МФТИ. - М.: МФТИ, 2006. - С. 73.

12. Зайцев A.A., Сибагатуллин А. Г., Горшкова Н.М., Губин Я. С. Способ калибровки напряжения смещения нуля компаратора аналого-цифрового преобразователя и устройство для его осуществления / Пат. РФ № 2301427; заявл. 29.12.2005; опубл. 20.06.2007; Бюл. № /7. — 9 с.

13. Горшкова Н.М., Губин Я. С., Сибагатуллин А. Г. Устройство защиты вы-

водов интегральных схем со структурой МДП от электростатических разрядов Ц Пат. РФ № 2308146; заявл. 13.12.2005; опубл. 10.10.2007; Бюл. М 28. - 4 с.

14. Адамов Д. ¡0., Адамов Ю. Ф., Сибагатуллин А. Г., Тугбаев М. Г. Аналого-цифровой преобразователь для цифрового телевидения // Электросвязь. — 2008,-№8.-С. 36-38.

15. Сибагатуллин А. Г., Тимошенко М. С., Сибагатуллина О. О. Метод цифровой постобработки выходных сигналов АЦП в составе микросхем обработки данных // Всероссийская межвузовская НПК «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике —2009», — М.: МИЭТ, 2009. — С. 96.

16. Исследование и разработка методов проектирования и схемотехнических решений для повышения быстродействия КМОП аналого-цифровых преобразователей: отчёт о НИР (заключ.), шифр «Вега-А-МУ-2009» / ИППМРАН; рук. Адамов Ю. Ф. - Москва, 2009.-49с.-Исполн.: Сибагатуллин А. Г. — № ГР 01201050417.-Инв № 02201052352.

17. Матвеенко О. С., Сибагатуллин А. Г. Высокоинтегрированная интегральная микросхема контроллера оптоэлектронного дымового пожарного извещателя для систем пожарной безопасности // 52-я Научная конференция МФТИ. — М.: МФТИ, 2007.-С. 174-176.

18. Сибагатуллин А. Г. Снижение влияния технологических вариаций и помех на искажения сигнала в быстродействующих встраиваемых АЦП для систем на кристалле // IV Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем—2010». Сб. трудов / под общ. ред. ак. РАН А. Л. Стемпковского. — М.: ИППМ РАН, 2010. - С. 507-512.

19. Сибагатуллин А. Г., Горшкова Н.М. Электротермическая связь в аналоговых схемах на гетероструктурных биполярных транзисторах // Международная научно-техническая конференции «Проектирование систем на кристалле: тенденции развития и проблемы»— М.: МИЭТ, 2010.— С. 59.

Подписано в печать: 18.11.2010 Заказ №3154 Тираж 100 экз.

Печать трафаретная Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Введение.

Глава 1 Проблемы и задачи разработки аналого-цифровых систем на кристалле.

1.1 Методология «Система на Кристалле».

1.2 Разброс параметров элементов.

1.3 Выбор методов коррекции для типовых технологических процессов

1.4 Влияние помех на распространение цифровых сигналов в микросхеме.

1.5 Электротермическая связь в аналоговых схемах на гетеро-структурных биполярных транзисторах.

1.6 Выводы к главе 1.

Глава 2 Средства коррекции статистических отклонений параметров и динамических помех.

2.1 Адаптивная коррекция напряжения смещения нуля компаратора

2.1.1 Причины появления и основные способы компенсации напряжения смещения нуля компаратора.

2.1.2 Описание метода компенсации напряжения смещения нуля компаратора

2.1.3 Алгоритм компенсации напряжения смещения нуля компаратора

2.1.4 Использование компаратора с компенсацией напряжения смещения нуля в АЦП прямого преобразования.

2.1.5 Результаты моделирования процесса коррекции.

2.2 Коррекция ошибок, вызванных динамическими помехами . 39 2.2.1 Ошибки в термометрическом коде.

2.2.2 Усовершенствованный алгоритм коррекции ошибок в термометрическом коде

2.2.3 Определение вероятностей множественных ошибок в термометрическом коде

2.2.4 Реализация блока коррекции множественных ошибок в области точки перехода в термометрическом коде.

2.3 Выводы к главе 2.

Глава 3 Адаптация сложных функциональных блоков к условиям применения.

3.1 Адаптивный формирователь выходных сигналов.

3.1.1 Инжекция неосновных носителей в подложку.

3.1.2 Новый способ подавления инжекции неосновных носителей в подложку в схеме адаптивного формирователя сигналов

3.2 Адаптивное управление линией связи.

3.2.1 Помехи в линиях связи

3.2.2 Способы реализации линий связи.

3.2.3 Моделирование различных реализаций линий связи.

3.3 Учёт и компенсация влияния электротермической связи в аналоговых схемах на гетероструктурных биполярных транзисторах

3.3.1 Модель транзистора для учёта электротермической связи

3.3.2 Компенсация влияния электротермической связи в компараторах

3.4 Выводы к главе 3.

Глава 4 Примеры реализации аналого-цифровых систем на кристалле

4.1 Аналоговый видеоинтерфейс

4.1.1 Цифровое сглаживание видеосигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя.

4.1.2 Кристалл аналогового видеоинтерфейса с трёхканальным аналого-цифровым преобразователем.

4.2 Кристалл 10-канального АЦП для совмещённого навигационного приёмника.

4.3 Выводы к главе 4.

Актуальность исследования

Современные системы на кристалле (СнК) используют всё более сложные алгоритмы обработки сигналов и более высокие частоты. Изготавливаются СнК по типовым КМОП-технологическим процессам.

Методология проектирования СнК основана на использовании разработанных ранее сложно-функциональных блоков (СФ-блоков). СФ-блоки могут иметь разные формы описаний: фиксированные (имеющие описание топологии), программные (имеющие описание на языке HDL, пригодное для автоматического синтеза) и конфигурируемые (набор простых функциональных блоков в форме фиксированных и программных описаний, используемых для последующего синтеза конечного варианта СФ-блока). Методология проектирования СнК применяется также при проектировании конфигурируемых СФ-блоков на основе ограниченного набора простых функциональных блоков (ПФ-блоков) с использованием их поведенческих моделей.

С уменьшением размеров элементов КМОП БИС повышаются их быстродействие, уровень перекрёстных помех и технологический разброс параметров. Напряжение питания при этом снижается. Для снижения влияния помех и искажений сигналов в СнК необходимо корректировать сигналы на всех этапах обработки сигнала в СФ-блоках. Кроме того, коррекции параметров не могут быть выполнены однократно. Режимы и условия работы меняются и коррекции необходимо проводить периодически. Известно много технических решений для коррекции сигналов в СФ-блоках, основанных на применении аналоговых функциональных узлов. Однако, универсальные решения, не зависящие от конкретного технологического процесса, условий применения и состава СнК, можно реализовывать только с использованием цифровых методов.

Цели и задачи диссертационной работы

Основной целью диссертации является разработка универсальных адаптивных методов коррекции помех и искажений сигналов в СФ-блоках для систем на кристалле. Научная новизна

Научная новизна полученных в диссертационной работе результатов заключается в следующем:

1. Новый метод компенсации смещения нуля компараторов с цифровым управляющим блоком и схема, реализующая этот метод, обеспечивающие повышение быстродействия компаратора за счёт использования КМОП-транзисторов с минимальными размерами и высоким быстродействием.

2. Усовершенствованный метод коррекции ошибок в термометрическом коде, вызванных динамическими помехами в АЦП. Метод основан на расчёте максимальной вероятности появления множественных ошибок.

3. Новый способ подавления инжекции неосновных носителей в подложку в схеме адаптивного выходного формирователя сигналов. Способ основан на раздельном управлении скоростью изменения и максимальной величиной выходного тока формирователя сигналов.

4. Новый способ снижения перекрёстных помех в линиях связи путём переключения потенциального и токового режимов работы формирователя на различных частотах сигналов.

5. Новая схема снижения гистерезиса компараторов, вызванного электротермической связью в быстродействующих биполярных микросхемах. Снижение гистерезиса достигается при подключении к нагрузке одного закрытого и одного открытого транзисторов в любом логическом состоянии. Практическая значимость результатов работы

Практическая значимость результатов работы состоит в следующем:

1. Разработан комплекс мер и технических решений, направленных на адаптивную коррекцию ошибок, вызванных помехами и иска, жениями сигналов.

2. Методы коррекции проверены в проектах СнК со встроенными быстродействующими специализированными АЦП, в их числе, 3-канальный аналоговый видеоинтерфейс для отображения видеоинформации и 10-канальный АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонасс/орб.

3. Результаты диссертации опубликованы в 7 научных статьях, 9 материалах конференций и отчёте о НИР. Новые технические решения защищены двумя патентами на изобретения.

4. Результаты диссертации используются в учебных программах по курсам «Основы микросхемотехники» и «Проектирование цифровых интегральных схем» на факультете Физической и квантовой электроники на кафедре «Микроэлектроника» в Московском физико-техническом институте (государственном университете).

5. Результаты диссертации используются на российских предприятиях электронной промышленности, что подтверждено актами использования. Положения, выносимые на защиту:

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Средства адаптивной коррекции позволяют:

- снизить влияние технологического разброса параметров элементов на выходные характеристики аналоговых блоков;

- уменьшить влияние динамических помех;

- исключить инжекцию неосновных носителей в подложку;

- снизить влияние электротермической связи в аналоговых блоках;

- повысить быстродействие аналоговых блоков без потери показателей точности.

2. Показано, что в КМОП системах на кристалле методы цифровой адаптивной коррекции сигналов в СФ-блоках позволяют получить универсальные технические решения, не зависящие от конкретного технологического процесса и реализуемые автоматическими средствами проектирования.

3. Универсальность технических решений продемонстрирована на примерах реализации СнК для КМОП-технологий с проектными нормами 0,25 мкм и 0,18 мкм.

Внедрение результатов работы

Основные результаты диссертации в полном объёме использованы в ООО «Юник Ай Сиз», г. Москва, при выполнении ОКР по разработке двух новых изделий электронной техники: микросхемы аналогового видеоинтерфейса с трёхканальным 8-разрядным АЦП с частотой преобразования до 150 МГц и 10-канального АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонАСс/арэ.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке интегральной микросхемы АЦП с разрешением 10 разрядов и частотой преобразования до 120 МГц, выполненной в рамках проекта «Цифровой телевизионный приёмник спецификации ОУВ-Т» в ООО «НПП «Цифровые решения».

Основные материалы диссертации, касающиеся проблем проектирования аналого-цифровых СФ-блоков для СнК и методов цифровой коррекции, включены в учебный план по курсам «Основы микросхемотехники» и «Проектирование цифровых интегральных схем» на кафедре «Микроэлектроника» в МФТИ (ГУ).

Результаты диссертации также использованы в НИР «Исследование и разработка методов проектирования и схемотехнических решений для повышения быстродействия КМОП аналого-цифровых преобразователей» по программе целевых расходов президиума РАН «Поддержка молодых учёных» на 2009 г. Методы исследования

Разработанные в диссертации методы проектирования основаны на теории электрических цепей, теории систем управления с обратной связью и принципах системного подхода. Для решения поставленных задач использованы методы компьютерного моделирования, макетирования схем в составе тестовых кристаллов и их экспериментального исследования. Разработанные методы проектирования требуют использования распространённых программ моделирования и персональных компьютеров.

Достоверность результатов

Достоверность полученных теоретических результатов и разработайных моделей обусловлена их согласием с известными положениями физики полупроводниковых приборов и теории электрических цепей, а также подтверждается экспериментальными исследованиями. Достоверность новых схемотехнических решений подтверждена при проведении моделирования блоков и экспериментальных исследований тестовых кристаллов. Адекватность использованных моделей элементов подтверждена их применением на предприятиях электронной промышленности при разработке новых изделий.

Методики, наработки, результаты теоретических исследований и моделирования, полученные в ходе работы над диссертацией, проверены в изготовленных тестовых кристаллах для реализации микросхем 8-разрядного АЦП для аналогового видеоинтерфейса, 10-каналь-ного АЦП для навигационного приёмника и 10-разрядного АЦП для цифрового телевизионного приёмника с частотой преобразования до 120 МГц. Тестовые кристаллы изготовлены по типовому КМОП-тех-нологическому процессу с минимальными топологическими размерами 0,25 мкм и 0,18 мкм. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

1. XII всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика — 2005», Москва, Апрель 2005;

2. V международной научно-технической конференции «Электроника и информатика — 2005», Москва, Ноябрь 2005;

3. 48-ой научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва-Долгопрудный,

Ноябрь 2005;

4. «научной сессии МИФИ —2006», Москва, Январь 2006;

5. 49-ой научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва-Долгопрудный, Ноябрь 2006;

6. всероссийской межвузовской НПК «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике — 2009», Москва, Апрель 2009;

7. 52-ой научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва-Долгопрудный, Ноябрь 2009;

8. IV всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем — 2010 (МЭС-2010)», Звенигород, Октябрь 2010;

9. международной научно-технической конференции «Проектирование систем на кристалле: тенденции развития и проблемы», Москва, Октябрь 2010.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений, содержащих акты использования результатов работы. Публикации

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработан комплекс мер и технических решений, направленных на адаптивную коррекцию ошибок, вызванных помехами и искажениями сигналов:

- Новый метод компенсации смещения нуля компараторов с цифровым управляющим блоком и схема, реализующая этот метод.

- Усовершенствованный метод коррекции ошибок в термометрическом коде, основанный на расчёте максимальной вероятности появления множественных ошибок.

- Новый способ подавления инжекции неосновных носителей в подложку в схеме адаптивного выходного формирователя сигналов, основанный на раздельном управлении скоростью изменения и максимальной величиной выходного тока формирователя сигналов.

- Новый способ снижения перекрёстных помех в линиях связи путём переключения потенциального и токового режимов работы формирователя на различных частотах сигналов.

- Новая схема снижения гистерезиса компараторов, вызванного электротермической связью в быстродействующих биполярных микросхемах.

2. Методы коррекции проверены в проектах СнК со встроенными быстродействующими специализированными АЦП, в их числе, 3-канальный аналоговый видеоинтерфейс для отображения видеоинформации и 10-канальный АЦП для совмещённого навигационного приёмника глонасс/орб.

3. Результаты диссертации опубликованы в 7 научных статьях и 9 тезисах докладов на научных конференциях. Новые технические решения защищены двумя патентами на изобретения «Способ калибровки напряжения смещения нуля компаратора и устройство для его осуществления» и «Устройство защиты выводов интегральных схем со структурой МДП от электростатических разрядов».

4. Результаты диссертации используются в учебных программах по курсам «Основы микросхемотехники» и «Проектирование цифровых интегральных схем» на факультете Физической и квантовой электроники на кафедре «Микроэлектроника» в Московском физико-техническом институте (государственном университете).

5. Результаты диссертации используются на российских предприятиях электронной промышленности, что подтверждено актами внедрения.

Заключение

1. Адамов Д. Ю., Матвеенко О. С. Элементная база нанометровых КМОП-микросхем // Нано- и микросистемная техника. — 2009.- № 1. С. 34-41.

2. Интегральная схема кабельного повторителя для USB 1.1 интерфейса длиной в десятки метров / Я.С. Губин, A.A. Остапенко, А.Г. Сибагатуллин, O.A. Сомов // Электросвязь. — 2006. — № 4.

3. Адамов Д. Ю., Сибагатуллин А. Г. Российские компании способны разрабатывать современные изделия микроэлектроники // Электронные компоненты. — 2007. — № 4.

4. Сибагатуллин А. Г. Системы восстановления синхросигнала и данных // V Международная научно-техническая конференция «Электроника и информатика — 2005». — М.: МИЭТ, 2005.

5. Адамов Ю. Ф., Сомов O.A., Шевченко Е.А. Системы на кристалле в современной электронике // Микросистемная техника. — 2004.- № 5. С. 34-38.

6. Мартин Г., Немудрое В. Системы-на-кристалле; Проектирование и развитие. — М.: Техносфера, 2004.

7. Адамов Ю. Ф., Сомов O.A., Шевченко Е.А. Системы на кристалле в современной электронике // Микросистемная техника. — 2009.- № 5. С. 34-38.

8. Pelgrom M.J.M., Rens A.C. К А 25 Ms/s 8-bit CMOS ADC for embedded application // Solid-State Circuits Conference, 1993. ES-SCIRC '93. Nineteenth European. 1993. - Vol. 1. - Pp. 13-16.

9. Pelgrom M.J.M., Duinmaijer А. С. J., Welbers A.P.G. Matching properties of MOS transistors 11 Solid-State Circuits, IEEE Journal of. 1989. - T. 24, № 5. - C. 1433-1439.

10. Аналоговые блоки в системах на кристалле / Ю. Ф. Адамов, Я. С. Губин, А. Г. Сибагатуллин, О. О. Сомов // Электроника НТВ. 2004. - № 8. - С. 48-51.

11. И. Аналоговые блоки в системах на кристалле. (Продолжение) / Ю.Ф. Адамов, Я. С. Губин, А. Г. Сибагатуллин, О.О. Сомов // Электроника НТВ. — 2005. — № 1. — С. 70-73.

12. International Technology Roadmap for Semiconductors. — 2009. — http://www.itrs.net/Links/2009ITRS/Home2009.htm.

13. Sridhara S.R., Balamurugan G., Shanbhag N.R. Joint Equalization and Coding for On-Chip* Bus Communication // Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on. — 2008. — Vol. 16, no. 3. Pp. 314-318.

14. Ye X., Liu F., Li P. Fast Variational Interconnect Delay and Slew Computation Using Quadratic Model // Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on. — 2007. — Vol. 15, no. 8. Pp. 913-926.

15. Switch-Factor Based Loop RLC Modeling for Efficient Timing Analysis / Y. Cao, X. Yang, X. Huang, D. Sylvester // Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on. — 2005. — Vol. 13, no. 9. Pp. 1072-1078.

16. Popovich M., Friedman E.G. Decoupling Capacitors for Multi-Voltage Power Distribution Systems // Very Large Scale Integration

17. VLSI) Systems, IEEE Transactions on. — 2006. — Vol. 14, no. 3. Pp. 217-228.

18. Адамов Ю. Ф., Горшкова H.M., Матвеенко О. С. Кремниевые ге-тероструктуры для наноразмерных транзисторов // Нано- и микросистемная техника. — 2007. — № 7.

19. Cressler JohnD., Niu Guofu. Silicon-germanium heterojunction bipolar transistors. — Artech House, 2003.

20. Зайцев А. А., Сибагатуллин А. Г. Сверхбыстродействующий АЦП для высокоскоростных телекоммуникационных систем // Электросвязь. — 2006. — № 4.

21. Зайцев А. А., Сибагатуллин А. Г. Метод коррекции напряжения смещения нуля компаратора для быстродействующего АЦП // 48-я Научная конференция МФТИ. — М.: МФТИ, 2005.

22. A 400MSPS 8 b Flash AD Conversion LSI / Y. Akazawa, A. Iwata, T. Wakimoto et al. // ISSCC Dig. Tech. Pap. February 1987. -Vol. XXX. - Pp. 98-99.

23. Mangelsdorf C. W. A 400-MHz Input Flash Converter with Error Correction // IEEE J. Solid-State Circuits. — February 1990. — Vol. SC-25. Pp. 184-191.

24. A Dual 4-Bit 1.5GS/s Analog-to-Digital Converter / V.E. Garuts,

25. E. O. Traa, Y.-C. S. Yu, T. Yamaguchi // Proc. BCTM. — September 1988. Pp. 141-144.

26. Portmann C. L., Meng T. H. Y. Power-Efficient Metastability Error Reduction in CMOS Flash A/D Converters // IEEE I. Solid-State Circuits. December 1984. - Vol. 31, no. 8. - Pp. 1132-1140.

27. Yeh Chia-Nan, Lai Yen-Tai, Kao Chi-Chou. A Novel Flash A/D Converter with Ultra Short Latency and High Bubble Error Tolerance // Communications, Circuits and Systems, 2007. ICCCAS 2007. International Conference on. 2007. - Jul. - Pp. 1048-1052.

28. Ali Syed Masood, Raut Rabin, Sawan Mohamad. Digital Encoders for High Speed Flash-ADCs: Modeling and Comparison // Circuits and Systems, 2006 IEEE North-East Workshop on. 2006. - Jun. - Pp. 69-72.

29. Razavi Behzad. Design of Analog CMOS Integrated Circuits. — 1 edition. New York, NY, USA: McGraw-Hill, Inc., 2001.

30. Esch G. Jr., Chen T. Near-linear CMOS I/O driver with less sensitivity to process, voltage, and temperature variations // Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on. — 2004.- Nov. Vol. 12, no. 11. - Pp. 1253-1257.

31. A One-Cycle Lock Time Slew-Rate-Controlled Output Driver / Young-Ho Kwak, Inhwa Jung, Hyung-Dong Lee et al. // Solid-State Circuits Conference, 2007. ISSCC 2007. Digest of Technical Papers. IEEE International. 2007. — Feb. - Pp. 408-611.

32. Choy C.S., Ku M.H., Chan C.F. A low power-noise output driver with an adaptive characteristic applicable to a wide range of loading conditions // Solid-State Circuits,- IEEE Journal of. — 1997. — Jun.- Vol. 32, no. 6. Pp. 913-917.

33. Senthinathan R., Prince J.L. Application specific CMOS output driver circuit design techniques to reduce simultaneous switching noise // Solid-State Circuits, IEEE Journal of. — 1993. — Dec. — Vol. 28, no. 12. Pp. 1383-1388.

34. Choy C.S., Chan C.F., Ku M.H. A feedback control circuit design technique to suppress power noise in high speed output driver // Circuits and Systems, 1995 ISCAS '95, 1995 IEEE International Symposium on. Vol. 1. - 1995. - Apr-May. - Pp. 307-310.

35. O'shaugnessy Timothy Glen (Elbert CO US). Adaptive, self-calibrating, low noise output driver // Patent №6980034. — 2005.

36. Vittal A., Marek-Sadowska M. Crosstalk reduction for VLSI // Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions on. 1997. - Vol. 16, no. 3. - Pp. 290 -298.

37. Heydari Payam, Pedram Massoud. Analysis and reduction of capacitive coupling noise in high-speed VLSI circuits // Proc. Intel Conf. on Computer Design (ICCD). 2001. - Pp. 104-109.

38. Devgan A. Efficient coupled noise estimation for on-chip interconnects // Computer-Aided Design 1997. Digest of Technical Papers., 1997 IEEE ACM International Conference on. 1997. - Pp. 147153.

39. Managing on-chip inductive effects / Y. Massoud, S. Majors, J. Kawa et al. // Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on. 2002. - Dec. - Vol. 10, no. 6. - Pp. 789-798.

40. Zhang Tianpei, Sapatnekar Sachin S. Simultaneous Shield and Buffer Insertion for Crosstalk Noise Reduction // in Global Routing, Proc. ICCD'04. IEEE Computer Society Press, 2004. - Pp. 931 98.

41. Alpert Charles J. Buffer insertion for noise and delay optimization // in Proc. Design Automation Conf. — 1998. — Pp. 362-367.

42. Simultaneous Driver Sizing and Buffer Insertion Using a Delay Penalty Estimation Technique / Charles Alpert, Chris Chu, Gopal G et al. // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. 2004. - Vol. 23. - Pp. 104-109.

43. An Alternative approach to Buffer Insertion for Delay and Power Reduction in VLSI Interconnects / S. Saini, A.M. Kumar, S. Veera-machaneni, M.B. Srinivas // VLSI Design, 2010. VLSID '10. 23rd International Conference on. — 2010. — Jan. — Pp. 411-416.

44. Paasschens J. C. J., Kloosterman W. J. Parameter Extraction for the Bipolar Transistor Model. Mextram — Level 504. — NatLab Unclassified Report, NL-UR 2001/801, Koninklijke Philips Electronics, 2001.

45. Paasschens J.C.J., Kloosterman W.J., Toorn R.v.d. Model derivation of Mextram 504. The physics behind the model. — Koninklijke Philips Electronics N.V., 2005.

46. Palankovski V., Selberherr S. Critical modeling issues of SiGe semiconductor devices 11 Proceedings of the 6th Symposium Diagnostics and Yield: Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era. Warsaw: 2003.

47. Palankovski V., Selberherr S. Thermal models for semiconductor device simulation // High Temperature Electronics, 1999. HITEN 99. The Third European Conference on. — 1999. — Pp. 25-28.

48. Сибагатуллин А. Г., Лунъкова O.O. Быстродействующий 8-разрядный КМОП АЦП с частотой выборки 100 МГц с аналоговой интерполяцией и цифровым сглаживанием // Научная сессия МИФИ 2006. - М.: МИФИ, 2006.

49. Адамов Ю.Ф., Губин Я. С., Сибагатуллин А. Г. Интегральные схемы для видеоинтерфейса жидкокристаллических панелей // Электроника НТВ. 2005. - № 8. - С. 42-44.

50. Сибагатуллин А. Г., Губин Я. С. Аналоговый интерфейс для систем отображения информации на основе ЖК панелей // Электросвязь. — 2006. — № 4.

51. Сибагатуллин А. Г., Сибагатуллина О.О. Быстродействующий 8-ми разрядный АЦП для измерительных систем с ГАШБ выходами // 49-я Научная конференция МФТИ. — М.: МФТИ, 2006.

52. Аналого-цифровой преобразователь для цифрового телевидения / Д. Ю. Адамов, Ю. Ф. Адамов, А. Г. Сибагатуллин, М. Г. Тугбаев // Электросвязь. — 2008. — № 8.

53. Горшкова Н.М., Губин Я. С., Сибагатуллин А. Г. Устройство защиты выводов интегральных схем со структурой МДП от электростатических разрядов // Патент РФ М°2308146 опубликованный в бюллетене 28 от 10.10.2007.