34、模拟放大器设计中的设计空间探索与权衡

模拟放大器设计中的设计空间探索与权衡

在模拟集成电路的设计过程中，需要做出众多设计决策，其中关键的一环是选择合适的电路实现方式。通常，大多数模拟功能都有多种实现方案，设计师往往要从众多候选方案中挑选出合适的拓扑结构。由于模拟电路性能的非线性和复杂性，手动设计多个候选方案耗时较长，因此选择往往基于简化模型的手工计算、经验和经验法则。即便选定了电路拓扑，电路组件（如晶体管）的尺寸确定仍然是一项具有挑战性的任务。而且，传统的手动设计只能考察可用设计空间的一小部分，所以通常存在其他能产生更好性能的设计参数集。因此，进一步探索可用设计空间以进行合理的权衡至关重要。

传统方法的局限性

以往的工作主要集中在以牺牲准确性为代价来减少计算可能权衡所需的时间。另一种方法是在优化循环中结合SPICE类型的模拟器使用多目标优化问题的公式化，虽然结果的准确性较高，但使用类似SPICE的模拟器会降低计算效率。

高效准确的设计空间探索方法

为了解决上述问题，我们提出了一种高效准确的方法来探索设计空间，并为模拟电路找到合适的设计权衡。该过程涉及使用设备尺寸确定工具进行设计空间探索。

设备尺寸确定工具

设备尺寸确定工具具有两个主要目标：一是提高设计效率，二是与基于手动仿真的设计方法相比，获得可靠且更好的整体（可能是最优的）电路性能。
- 提高设计效率 ：通过基于方程的优化方法实现，在优化循环中使用电路性能的符号表达式，而不是电路模拟器。其关键特性是自动生成这些表达式和优化问题的公式化，这使得新电路拓扑的设置时间较短，对于需要考察大量电路拓扑的情况非常重要。
- 获得可靠性