模擬大牛談模擬工程師身價(jià)及發(fā)展方向

2016-11-29  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本文綜合兩篇關(guān)于模擬工程師的文章,希望有所啟發(fā)。


【模擬大牛談模擬工程師身價(jià)及發(fā)展方向】


有人說(shuō),技術(shù)的進(jìn)展將會(huì)讓模擬工程師不斷被淘汰;但也有人說(shuō),優(yōu)秀且經(jīng)驗(yàn)豐富的模擬工程師永遠(yuǎn)都會(huì)被需要,而且現(xiàn)在有供不應(yīng)求的現(xiàn)象。


在產(chǎn)業(yè)界花了幾年的時(shí)間鼓勵(lì)理工科系學(xué)生鎖定軟體與數(shù)字電子技術(shù)后,卻有人說(shuō)「報(bào)應(yīng)」馬上要來(lái)了──據(jù)了解,許多模擬混合訊號(hào)設(shè)計(jì)職缺長(zhǎng)期懸置,有些資深工程師甚至沒(méi)辦法退休,因?yàn)檎也坏浇影嗳恕?


這在某一方面或許要怪這些年模擬轉(zhuǎn)數(shù)字化風(fēng)潮,造就了這一代工程師只會(huì)說(shuō)程式語(yǔ)言、對(duì)電路結(jié)構(gòu)卻不熟練;在另一方面,可能是因?yàn)橄到y(tǒng)單晶片(SoC)的問(wèn)世,IC設(shè)計(jì)業(yè)者很容易就能取得各種功能IP,再加上IC設(shè)計(jì)工具軟體發(fā)達(dá),市場(chǎng)對(duì)模擬工程師的需求本來(lái)就不高。


模擬大牛談模擬工程師身價(jià)及發(fā)展方向ADS電磁學(xué)習(xí)資料圖片1
模擬技術(shù)的輝煌時(shí)代已經(jīng)過(guò)去了?

「我很愿意為我所能貢獻(xiàn)的領(lǐng)域付出五年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間,但它沒(méi)有了;」本來(lái)在NS(現(xiàn)已并入TI)擔(dān)任首席模擬設(shè)計(jì)工程師的Edison Fong,在2009年丟了工作,去一家后來(lái)賣(mài)給微軟(Microsoft)的新創(chuàng)公司待了兩年,接著又轉(zhuǎn)任系統(tǒng)酬載(systems payload)工程師:「那是我做過(guò)最糟的工作;在我申請(qǐng)?zhí)嵩缤诵葜?被要求一個(gè)星期得工作80個(gè)小時(shí)?!?


在過(guò)去的一年半,Fong在美國(guó)加州大學(xué)的圣克魯茲分校(UC Santa Cruz)擔(dān)任客座顧問(wèn),并從一些天線的專(zhuān)利取得收入;他覺(jué)得他的遭遇已經(jīng)比一些朋友好得多,有人甚至不得不完全退出所熟悉的技術(shù)領(lǐng)域,或者得離家到遙遠(yuǎn)的中國(guó)等地工作。


但在此同時(shí),北美的模擬工程師職缺卻乏人問(wèn)津,那些職缺大多需要工程師同時(shí)具備數(shù)字與模擬技術(shù)經(jīng)驗(yàn),而且需在元件層級(jí)(device level)工作。


在加拿大國(guó)家研究院(National Research Council of Canada)的碳化矽上氮化鎵(GaN on SiC)研究專(zhuān)案負(fù)責(zé)客戶關(guān)系業(yè)務(wù)的Brian Kennedy開(kāi)玩笑表示:「如果具備正確的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng),我們的客戶甚至愿意聘請(qǐng)80歲的模擬工程師,無(wú)論性別。」而且在加拿大工作可享受醫(yī)療免費(fèi)。


Kennedy的客戶來(lái)自產(chǎn)業(yè)各層面,有跨國(guó)公司也有新創(chuàng)公司,都是專(zhuān)精于以先進(jìn)半導(dǎo)體材料生產(chǎn)客制化晶圓片;他指出,具備模擬技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)、且在晶圓層級(jí)有工作經(jīng)驗(yàn)的模擬工程師,現(xiàn)在可說(shuō)擁有鍍金身價(jià):「廠商愿意重金聘請(qǐng)那些具備高度特殊技能的人才,但相信我,能具備這類(lèi)知識(shí)技能的工程師通常都得經(jīng)歷一段艱辛的學(xué)習(xí)過(guò)程,基本上就像學(xué)黑魔法一樣?!?


他表示,一個(gè)能勝任元件層級(jí)工作的優(yōu)秀模擬設(shè)計(jì)工程師,每設(shè)計(jì)一顆客制化晶片的酬勞可達(dá)5,000美元至2.5萬(wàn)美元。不過(guò)有晶圓層級(jí)工作經(jīng)驗(yàn),又具備數(shù)字、模擬混訊號(hào)技能的工程師,跟只具備模擬設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師又不可同日而語(yǔ)。


Glen Chenier是一位跳槽過(guò)各種不同類(lèi)型公司的模擬工程師,在某一段時(shí)間他所具備的離散邏輯設(shè)計(jì)技能非常搶手:「但現(xiàn)在你找工作會(huì)發(fā)現(xiàn),人家要請(qǐng)的都是混 合訊號(hào),而且都是晶片設(shè)計(jì)?!顾f(shuō)他從未有過(guò)元件層級(jí)的工作經(jīng)驗(yàn):「為大公司工作的時(shí)候,通常會(huì)被盯得很緊,而且也不會(huì)被調(diào)動(dòng)工作地點(diǎn)或職務(wù)。」


Chenier曾經(jīng)轉(zhuǎn)職過(guò)兩次,每次都是跟模擬有關(guān)的工作,而且做到工作沒(méi)有為止;他定居在美國(guó)西雅圖,不想再重頭開(kāi)始一個(gè)可能在五年內(nèi)就炒他魷魚(yú)的工作。但在他居住的區(qū)域,模擬工程師其實(shí)并不多。


在失業(yè)了好一段時(shí)間之后,Chenier最后去一家維修二手電信設(shè)備的公司負(fù)責(zé)反向工程:「這個(gè)工作很棒,因?yàn)閾碛泻軓?qiáng)的電路設(shè)計(jì)背景,我能很容易從別人的設(shè)計(jì)中找出所有的連結(jié)、推導(dǎo)出各功能區(qū)塊,并重新畫(huà)出電路圖?!刮ㄒ坏娜秉c(diǎn)是,這家公司付的薪水只有他當(dāng)模擬工程師時(shí)的一半不到。


但產(chǎn)業(yè)界對(duì)于具備混合訊號(hào)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀模擬工程師之需求與可提供薪資,是同步持續(xù)成長(zhǎng)的。在工程與人才招募服務(wù)業(yè)者Ranstad US負(fù)責(zé)的嵌入式產(chǎn)業(yè)客戶的解決方案經(jīng)理Henry Wintz表示,產(chǎn)業(yè)的混合訊號(hào)工程師人才需求跟幾年前比多了三倍,而且薪資水準(zhǔn)大幅跳躍。


Wintz表示,現(xiàn)在要找到一個(gè)模擬/混合訊號(hào)工程師所需平均時(shí)間,會(huì)比找一個(gè)嵌入式軟體設(shè)計(jì)師要長(zhǎng)得多:「通常在一個(gè)嵌入式軟體工程師職缺開(kāi)放的第一天內(nèi),我們很快就能收到3~5個(gè)適合的應(yīng)征者履歷,但混合訊號(hào)工程師職缺往往等上2~3天還看不到一個(gè)合格應(yīng)征者?!?


這有一部分原因是合格的模擬/混合訊號(hào)工程師人才本來(lái)就少,而且這類(lèi)職缺的技能需求會(huì)比嵌入式軟體工程師獨(dú)特得多;Wintz表示:「我個(gè)人觀察,在45個(gè)工程師中往往只有1個(gè)人是夠資格應(yīng)征該類(lèi)職缺的?!?


Wintz表示,混合訊號(hào)設(shè)計(jì)工作的一個(gè)挑戰(zhàn)是,工程師得有五年以上的工作經(jīng)驗(yàn)也許才能勝任,而且通常是得跟著資深模擬工程師前輩一對(duì)一學(xué)習(xí),才能累積豐富的模擬知識(shí)經(jīng)驗(yàn),能理解電路設(shè)計(jì)中任何一個(gè)微小的差異。


人才變少了還是雇主的期待變高了?

有些工程師認(rèn)為,模擬工程師人才不僅面臨減少的問(wèn)題,部分雇主對(duì)工程師的期待也越來(lái)越高,甚至有些不切實(shí)際。


「我的工程師朋友跟我說(shuō),他們看到對(duì)模擬工程師的征才條件,幾乎需要具備所有模擬相關(guān)專(zhuān)長(zhǎng);」曾是模擬工程師,目前在Atmel擔(dān)任創(chuàng)意作家的Paul Rako表示:「然后他們又加上“必須懂VHDL”數(shù)字程式語(yǔ)言。什么?這像是兩個(gè)完全不同的世界;如果你試著要塞滿所有這些資訊,你的腦袋會(huì)爆炸!」


Ranstad的Wintz 坦承,他有數(shù)家客戶的模擬工程師職缺已經(jīng)懸置一年以上:「這讓我知道是他們開(kāi)出的條件太嚴(yán)苛,而且他們要求應(yīng)征者具備太多技能,基本在這個(gè)星球上找不到?jīng)]有受過(guò)特定訓(xùn)練與客戶經(jīng)驗(yàn)就夠資格的人?!?


在凌力爾特(Linear Technology)(現(xiàn)已并入ADI)擔(dān)任設(shè)計(jì)工程師的Barry Harvey也認(rèn)為,那些企業(yè)主總是會(huì)在招募模擬設(shè)計(jì)工程師時(shí)抱著不切實(shí)際的期待:「如果你的公司想打造需要真正罕見(jiàn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品,該怎么做?當(dāng)然,你是無(wú)法在短時(shí)間之內(nèi)就找到一個(gè)專(zhuān)家的,而大多數(shù)的主管都不能好好規(guī)劃或等待,因此他們只是直接開(kāi)始找人或是擬一個(gè)不那么完美的條件草稿?!?


他指出,他在到Linear之前待過(guò)的每一家公司都想做模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC),但沒(méi)有一家找到過(guò)正確的人才:「射頻設(shè)計(jì)也是像那樣,除非你能找到一個(gè)訓(xùn)練有素的大學(xué)畢業(yè)生,但問(wèn)題是,通常具備RF經(jīng)驗(yàn)的人不是已經(jīng)被別家公司好好供著,就是退休了;現(xiàn)在很少有公司像Linear這樣,有一套連續(xù)性的團(tuán)隊(duì)接班以及長(zhǎng)期性人才養(yǎng)成計(jì)劃。」


那,到底該怎么辦呢?有鑒于優(yōu)良模擬設(shè)計(jì)技巧得從工作中學(xué)習(xí)、師法資深前輩,產(chǎn)業(yè)界該如何確保能有穩(wěn)定的人才供應(yīng)來(lái)源可支援未來(lái)所需?


很多人相信,在職訓(xùn)練,特別是在模擬技術(shù)領(lǐng)域,是確保經(jīng)驗(yàn)?zāi)芤淮鷤鞒械淖罴逊绞?其附帶的好處是能持續(xù)進(jìn)修,特別是在這個(gè)技術(shù)變化快速的領(lǐng)域,能有助于較資深的員工避免與時(shí)代脫節(jié)。但員工訓(xùn)練──尤其是針對(duì)資深員工──并非每家企業(yè)優(yōu)先重視的項(xiàng)目。


對(duì)此Chenier表示,他在模擬技術(shù)被棄之若敝屣的時(shí)候,幾乎一直在該領(lǐng)域工作;他所犯的最大錯(cuò)誤就是太專(zhuān)注在模擬設(shè)計(jì)與針對(duì)數(shù)字訊號(hào)完整性的PCB設(shè)計(jì),因?yàn)樯瞄L(zhǎng)于此所以非常忙碌,都沒(méi)有時(shí)間學(xué)習(xí)程式語(yǔ)言等新東西。


他指出:「因?yàn)闆](méi)有需要,所以當(dāng)然沒(méi)有激勵(lì)我去學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī);我應(yīng)該要堅(jiān)持接受至少一點(diǎn)點(diǎn)有關(guān)數(shù)字FPGA或VHDL的交叉訓(xùn)練,但通常那些領(lǐng)域都會(huì)有其他大型團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé),而模擬工程師只有唯一一個(gè)?!?


產(chǎn)業(yè)界沒(méi)有了模擬人才會(huì)怎樣?

有部分模擬工程師相信,那種不好好訓(xùn)練或是留住模擬技術(shù)專(zhuān)家的公司,會(huì)一直陷入找不到人才的困境或干脆放棄;Harvey表示:「現(xiàn)在仍活躍的一群到了90歲絕對(duì)不會(huì)再工作了,當(dāng)你年紀(jì)越大技術(shù)越專(zhuān)精,但你就也不會(huì)想再忍受某些公司運(yùn)作的方式?!?


如果產(chǎn)業(yè)界忽略了培養(yǎng)下一代模擬工程師這個(gè)問(wèn)題,產(chǎn)品的創(chuàng)新可能會(huì)遇到障礙;「我們可能會(huì)看到大多數(shù)是新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),但不是新技術(shù)?!笻arvey舉例解釋,Widlar能隙與可寫(xiě)入式CD能算是創(chuàng)新技術(shù),但后來(lái)的Brokaw能隙與可寫(xiě)入式DVD,就只能說(shuō)是產(chǎn)品的升級(jí)。



【如何學(xué)習(xí)模擬IC設(shè)計(jì)】


眾所周知,模擬電路難學(xué),以最普遍的晶體管來(lái)說(shuō),我們分析它的時(shí)候必須首先分析直流偏置,其次在分析交流輸出電壓??梢哉f(shuō),確定工作點(diǎn)就是一項(xiàng)相當(dāng)麻煩的工作(實(shí)際中來(lái)說(shuō)),晶體管的參數(shù)多、參數(shù)的離散性也較大。但值得我們注意的是,模擬電路構(gòu)建了電子行業(yè)的基礎(chǔ),至今為止,電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到如此高的水平。但如果我們觀察各種電子電路的發(fā)展,我們會(huì)發(fā)現(xiàn):幾乎所有的電子技術(shù)都離不開(kāi)放大技術(shù)。即使是數(shù)字芯片內(nèi)部,其基本單元都是互補(bǔ)型源極接地放大電路。模擬電子技術(shù)的重要性時(shí)不我待。

模擬電路再怎么說(shuō),關(guān)鍵的是多學(xué)多做,做出片子就自然懂得哪些知識(shí)點(diǎn)需要掌握了。這里就主要談?wù)剬W(xué)習(xí)模擬電路要求的四個(gè)知識(shí)部分,要成為模擬電路的設(shè)計(jì)者,我們必須掌握其最基本的以下四個(gè)組成部分:


(1)晶體管元件的設(shè)計(jì)


它是指半導(dǎo)體工程學(xué)方面的知識(shí),任何設(shè)計(jì)的IC芯片都將最終回歸于它,一般都是從薛定諤波動(dòng)方程式開(kāi)始引出的(比較復(fù)雜),但與實(shí)際具體設(shè)計(jì)電路直接聯(lián)系不大,而我們又不能缺少這部分,是理論基礎(chǔ)。


(2)晶體管電路的設(shè)計(jì)


要從事模擬電路設(shè)計(jì)事實(shí)上必須掌握晶體管電路的基本知識(shí),推薦一邊學(xué)習(xí)一邊實(shí)驗(yàn)、仿真,PSPICE之類(lèi)的都可以,通一個(gè)就行,同時(shí)要注意多想多動(dòng)手。時(shí)間長(zhǎng)了自然能掌握晶體管電路的設(shè)計(jì)技術(shù),這里面的學(xué)習(xí),我們就開(kāi)始掌握經(jīng)驗(yàn)。晶體管、FET是構(gòu)建整個(gè)電路的基礎(chǔ),這里學(xué)通了,諸多IC的原理圖就很直觀了。


(3)功能模塊的設(shè)計(jì)


功能模塊主要以各種各樣的運(yùn)放為基礎(chǔ),包括AD、 DA、PLL、穩(wěn)壓源等等,它們都主要是由晶體管構(gòu)成的,功能模塊設(shè)計(jì)工程中都會(huì)將元器件適當(dāng)?shù)睦硐牖?。這部分的學(xué)習(xí)是十分重要的。一般都是從這里開(kāi)始學(xué)習(xí)模擬電路,這部分相對(duì)來(lái)說(shuō)比較易懂,也是模擬電路學(xué)習(xí)的切入點(diǎn)。


(4)系統(tǒng)設(shè)計(jì)


這部分就需要相當(dāng)?shù)母叨?需要慮方方面面。


其實(shí),說(shuō)實(shí)在的,真正做過(guò)一兩塊片子就差不多能通大半部分。 關(guān)鍵是試驗(yàn)、動(dòng)手。


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模擬電路的境界

復(fù)旦攻讀微電子專(zhuān)業(yè)模擬芯片設(shè)計(jì)方向研究生開(kāi)始到現(xiàn)在五年工作經(jīng)驗(yàn),已經(jīng)整整八年了,其間聆聽(tīng)過(guò)很多國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的指點(diǎn)。最近,應(yīng)朋友之邀,寫(xiě)一點(diǎn)心得體會(huì)和大家共享。


我記得本科剛畢業(yè)時(shí),由于本人打算研究傳感器的,后來(lái)陰差陽(yáng)錯(cuò)進(jìn)了復(fù)旦逸夫樓專(zhuān)用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做研究生?,F(xiàn)在想來(lái)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室名字大有深意,只是當(dāng)時(shí)惘然。


電路和系統(tǒng),看上去是兩個(gè)概念, 兩個(gè)層次。 我同學(xué)有讀電子學(xué)與信息系統(tǒng)方向研究生的,那時(shí)候知道他們是“系統(tǒng)”的,而我們呢,是做模擬“電路”設(shè)計(jì)的,自然要偏向電路。而模擬芯片設(shè)計(jì)初學(xué)者對(duì)奇思淫巧的電路總是很崇拜,尤其是這個(gè)領(lǐng)域的最權(quán)威的雜志JSSC(IEEE Journal of solid state circuits), 以前非常喜歡看,當(dāng)時(shí)立志看完近二十年的文章,打通奇經(jīng)八脈,總是憧憬啥時(shí)候咱也灌水一篇, 那時(shí)候國(guó)內(nèi)在此雜志發(fā)的文章鳳毛麟角, 就是在國(guó)外讀博士,能夠在上面發(fā)一篇也屬優(yōu)秀了。


讀研時(shí),我導(dǎo)師是鄭增鈺教授,李聯(lián)老師當(dāng)時(shí)已經(jīng)退休,逸夫樓邀請(qǐng)李老師每個(gè)禮拜過(guò)來(lái)指導(dǎo)。鄭老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),女中豪杰。李老師在模擬電路方面屬于國(guó)內(nèi)先驅(qū)人物,現(xiàn)在在很多公司被聘請(qǐng)為專(zhuān)家或顧問(wèn)。 李老師在87年寫(xiě)的一本(運(yùn)算放大器設(shè)計(jì));即使現(xiàn)在看來(lái)也是經(jīng)典之作。李老師和鄭老師是同班同學(xué),所以很要好,我自然相對(duì)于我同學(xué)能夠幸運(yùn)地得到李老師的指點(diǎn)。


李老師和鄭老師給我的培養(yǎng)方案是:先從運(yùn)算放大器學(xué)起。所以我記得我剛開(kāi)始從小電流源開(kāi)始設(shè)計(jì)。那時(shí)候感覺(jué)設(shè)計(jì)就是靠仿真調(diào)整參數(shù)。但是我卻永遠(yuǎn)記住了李老師語(yǔ)重心長(zhǎng)的話:運(yùn)放是基礎(chǔ),運(yùn)放設(shè)計(jì)弄好了,其他的也就容易了。當(dāng)時(shí)不大理解,我同學(xué)的課題都是AD/DA,鎖相環(huán)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(xué)) (國(guó)內(nèi)的垃圾雜志)發(fā)過(guò)的一篇論文就是軌到軌(rail-to-rail)放大器。 做的過(guò)程中很郁悶,非常羨慕我同學(xué)的項(xiàng)目,但是感覺(jué)李老師和鄭老師講的總有他們道理,所以我就專(zhuān)門(mén)看JSSC運(yùn)放方面的文章,基本上近20多年的全看了。


當(dāng)時(shí)以為很懂這個(gè)了,后來(lái)工作后才發(fā)現(xiàn)其實(shí)還沒(méi)懂。 所謂懂,是要真正融會(huì)貫通,否則塞在腦袋里的知識(shí)再多,也是死的。但是運(yùn)算放大器是模擬電路的基石,只有根基扎實(shí)方能枝繁葉茂,兩位老師的良苦用心工作以后才明白??偟膩?lái)說(shuō),在復(fù)旦,我感觸最深的就是鄭老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)之風(fēng)和李老師的這句話。


碩士畢業(yè),去找工作,當(dāng)時(shí)有幾個(gè)offer。 我?guī)熜謱O立平, 李老師的關(guān)門(mén)弟子,推薦我去新濤科技,他說(shuō)里面有個(gè)常仲元,魯汶天主教大學(xué)博士,很厲害。我聽(tīng)從師兄建議就去了。新濤當(dāng)時(shí)已經(jīng)被IDT以8500萬(wàn)美金收購(gòu)了,成為國(guó)內(nèi)第一家成功的芯片公司。面試我的是公司創(chuàng)始人之一的總經(jīng)理Howard. C. Yang(楊崇和)。 Howard是Oregon State University 的博士,鎖相環(huán)專(zhuān)家。面試時(shí)他當(dāng)時(shí)要我畫(huà)了一個(gè)兩級(jí)放大器帶Miller補(bǔ)償?shù)? 我很熟練。他說(shuō)你面有個(gè)零點(diǎn),我很奇怪,從沒(méi)聽(tīng)過(guò),云里霧里,后來(lái)才知道這個(gè)是Howard在國(guó)際上首先提出來(lái)的, 等效模型中有個(gè)電阻,他自己命名為楊氏電阻。 當(dāng)時(shí)出于禮貌,不斷點(diǎn)頭。不過(guò)他們還是很滿意,反正就這樣進(jìn)去了。我呢,面試的惟一的遺憾是沒(méi)見(jiàn)到常仲元,大概他出差了。


進(jìn)入新濤后,下了決心準(zhǔn)備術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻。因?yàn)楸究坪脱芯可鷷r(shí)喜歡物理,數(shù)學(xué)和哲學(xué),花了些精力在這些上面。工作后就得真刀真槍的干了。每天上班仿真之余和下班后,就狂看英文原版書(shū)。第一本就是現(xiàn)在流行的Razavi的那本書(shū)。讀了三遍。感覺(jué)大有收獲。那時(shí)候在新濤,初生牛犢不怕虎,應(yīng)該來(lái)說(shuō),我還是做得很出色的,因此得到??偟馁p識(shí),被他評(píng)價(jià)為公司內(nèi)最有potential的人。偶爾??倳?huì)過(guò)來(lái)指點(diǎn)一把,別人很羨慕。其實(shí)我就記住了??傆写瘟奶鞎r(shí)給我講的心得, 他大意是說(shuō)做模擬電路設(shè)計(jì)有三個(gè)境界:第一是會(huì)手算,意思是說(shuō)pensile-to-paper, 電路其實(shí)應(yīng)該手算的,仿真只是證明手算的結(jié)果。第二是,算后要思考,把電路變成一個(gè)直觀的東西。 第三就是創(chuàng)造電路。


我大體上按照這三部曲進(jìn)行的。Razavi的那本書(shū)后面的習(xí)題我仔細(xì)算了。公司的項(xiàng)目中,我也力圖首先以手算為主, 放大器的那些參數(shù),都是首先計(jì)算再和仿真結(jié)果對(duì)比。久而久之,我手計(jì)算的能力大大提高,一些小信號(hào)分析計(jì)算,感覺(jué)非常順手。這里講一個(gè)小插曲,有一次在一個(gè)項(xiàng)目中,一個(gè)保護(hù)回路AC仿真總不穩(wěn)定,調(diào)來(lái)調(diào)去,總不行,這兒加電容,那兒加電阻,試了幾下都不行,就找??偭恕R?yàn)檫@個(gè)回路很大,所以感覺(jué)是瞎子摸象。??傄贿^(guò)來(lái)三下五除二就擺平了, 他仔細(xì)看了,然后就導(dǎo)出一個(gè)公式,找出了主極點(diǎn)和帶寬表達(dá)式。通過(guò)這件事,我對(duì)??偱宸梦弩w投地, 同時(shí)也知道直觀的威力。所以后來(lái)看書(shū)時(shí),都會(huì)仔細(xì)推導(dǎo)書(shū)中的公式,然后再直觀思考信號(hào)流, 不直觀不罷手。一年多下來(lái), 對(duì)放大器終于能夠透徹理解了,感覺(jué)學(xué)通了, 通之后發(fā)現(xiàn)一通百通。最后總結(jié):放大器有兩個(gè)難點(diǎn),一個(gè)是頻率響應(yīng),一個(gè)是反饋。
其實(shí)所謂電路直觀,就是用從反饋的角度來(lái)思考電路。每次分析了一些書(shū)上或者JSSC上的“怪異”電路后,都會(huì)感嘆:反饋呀,反饋!然后把分析的心得寫(xiě)在paper上面。


學(xué)通一個(gè)領(lǐng)域后再學(xué)其他相關(guān)領(lǐng)域會(huì)有某種“加速”作用。 ??偟姆绞绞敲看巫鲆粋€(gè)新項(xiàng)目時(shí),讓下面人先研究研究。我在離開(kāi)新濤前,做了一個(gè)鎖相環(huán)。 我以前沒(méi)做過(guò),然后就把我同學(xué)的碩士論文,以及書(shū)和很多paper弄來(lái)研究,研究了一個(gè)半月,??傔^(guò)來(lái)問(wèn)我:鎖相環(huán)的3dB帶寬弄懂了吧? 我笑答:早就弄懂了。


我強(qiáng)大的運(yùn)放的頻率響應(yīng)知識(shí)用在鎖相環(huán)上,小菜了。我這時(shí)已經(jīng)去研究高深的相位噪聲和jitter了。之后不久,一份30多頁(yè)的英文研究報(bào)告發(fā)出來(lái),??偞蠹淤澷p!。 后來(lái)在COMMIT時(shí),有個(gè)項(xiàng)目是修改一個(gè)RF Transceiver芯片, 使之從WCDMA到TD-SCDMA。里面有個(gè)基帶模擬濾波器。我以前從沒(méi)接觸過(guò)濾波器,就花了兩個(gè)月時(shí)間,看了三本英文原版書(shū),第一本有900多頁(yè),和N多paper, 一下子對(duì)整個(gè)濾波器領(lǐng)域,開(kāi)關(guān)電容的,GmC的,Active RC的都懂了。提出修改方案時(shí), 由于我運(yùn)放根基扎實(shí),看文章時(shí)對(duì)于濾波器信號(hào)流很容易懂,所以很短時(shí)間就能一個(gè)人提出芯片電路原理分析和修改方案。最后報(bào)告寫(xiě)出來(lái)(也是我的又一個(gè)得意之作),送給TI. TI那邊對(duì)這邊一下子肅然起敬,Conference call時(shí), 他們首先說(shuō)這份報(bào)告是“Great job!”,我英文沒(méi)聽(tīng)懂,Julian對(duì)我夸大拇指,說(shuō)“他們對(duì)你評(píng)價(jià)很高呢”。后來(lái)去Dallas, TI那邊對(duì)我們很尊敬, 我做報(bào)告時(shí),很多人來(lái)聽(tīng)。總之,現(xiàn)在知道,凡事情,基礎(chǔ)很重要,基礎(chǔ)扎實(shí)學(xué)其他的很容易切入, 并且越學(xué)越快。


我是02年11月去的COMMIT,當(dāng)時(shí)面試我的也是我現(xiàn)在公司老板Julian。 Julian問(wèn)我:你覺(jué)得SOC (system on chip)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)在哪兒? 我說(shuō):應(yīng)該是模擬電路吧,這個(gè)比較難一些。Julian說(shuō)錯(cuò)了,是系統(tǒng)。我當(dāng)時(shí)很不以為然, 覺(jué)得模擬電路工程師應(yīng)該花精力在分析和設(shè)計(jì)電路上。 Julian后來(lái)自己run了現(xiàn)在這公司On-Bright,把我也帶來(lái), 同時(shí)也從TI拉了兩個(gè),有一個(gè)是方博士。我呢,給Julian推薦了朱博士。這一兩年,我和朱博士對(duì)方博士佩服得五體投地。方博士是TI***里面的頂級(jí)高手, 做產(chǎn)品能力超強(qiáng)。On-Bright現(xiàn)在做電源芯片,我和朱博士做了近兩年,知道了系統(tǒng)的重要性。


芯片設(shè)計(jì)最終一定要走向系統(tǒng), 這個(gè)是芯片設(shè)計(jì)的第四重境界。電路如同磚瓦,系統(tǒng)如同大廈。芯片設(shè)計(jì)工程師一定要從系統(tǒng)角度考慮問(wèn)題,否則就是只見(jiàn)樹(shù)木,不見(jiàn)森林。電源芯片中,放大器,比較器都是最最普通的, 其難點(diǎn)在于對(duì)系統(tǒng)的透徹理解。在On-Bright,我真正見(jiàn)識(shí)了做產(chǎn)品,從定義到設(shè)計(jì),再到debug, 芯片測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試,最后到RTP (release to production)。 Julian把TI的先進(jìn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程和項(xiàng)目管理方式引入On-Bright,我和朱博士算是大開(kāi)眼界,也知道了做產(chǎn)品的艱辛。


產(chǎn)品和學(xué)術(shù)是兩片天地,學(xué)術(shù)可以天馬行空,做出一個(gè)樣品就OK了。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程,牽涉到方方面面的工作。


模擬電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

模擬電路的設(shè)計(jì)是工程師們最頭疼、但也是最致命的設(shè)計(jì)部分,盡管目前數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅猛,但是模擬電路的設(shè)計(jì)仍是不可避免的,有時(shí)也是 數(shù)字電路無(wú)法取代的,例如 RF射頻電路的設(shè)計(jì)!這里將模擬電路設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題總結(jié)如下,有些純屬經(jīng)驗(yàn)之談,還望大家多多補(bǔ)充、多多批評(píng)指正!...


(1)為了獲得具有良好穩(wěn)定性的反饋電路,通常要求在反饋環(huán)外面使用一個(gè)小電阻或扼流圈給容性負(fù)載提供一個(gè)緩沖.


(2)積分反饋電路通常需要一個(gè)小電阻(約 560 歐)與每個(gè)大于 10pF 的積分電容串聯(lián).


(3)在反饋環(huán)外不要使用主動(dòng)電路進(jìn)行濾波或控制 EMC 的 RF 帶寬,而只能使用被動(dòng)元件(最好為 RC 電路).僅僅在運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益比閉環(huán)增益大的頻率下,積分反饋方法才有效.在更高的頻率下,積分電路不能控制頻率響應(yīng).


(4)為了獲得一個(gè)穩(wěn)定的線性電路,所有連接必須使用被動(dòng)濾波器或其他抑制方法(如光電隔離)進(jìn)行保護(hù).


(5)使用 EMC 濾波器,并且與 IC 相關(guān)的濾波器都應(yīng)該和本地的 0V 參考平面連接.(6)在外部電纜的連接處應(yīng)該放置輸入輸出濾波器,任何在沒(méi)有屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)線連接處都需要濾波,因?yàn)榇嬖谔炀€效應(yīng).另外,在具有數(shù)字信號(hào)處理或開(kāi)關(guān)模式的變換器的屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)線連接處也需要濾波.


(7)在模擬 IC 的電源和地參考引腳需要高質(zhì)量的 RF 去耦,這一點(diǎn)與數(shù)字 IC 一樣.但是模擬 IC 通常需要低頻的電源去耦,因?yàn)槟M元件的電源噪聲抑制比(PSRR)在高于 1KHz 后增加很少.在每個(gè)運(yùn)放、比較器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的模擬電源走線上都應(yīng)該使用 RC或LC 濾波.電源濾波器的拐角頻率應(yīng)該對(duì)器件的 PSRR拐角頻率和斜率進(jìn)行補(bǔ)償,從而在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)獲得所期望的 PSRR .


(8)對(duì)于高速模擬信號(hào),根據(jù)其連接長(zhǎng)度和通信的最高頻率,傳輸線技術(shù)是必需的.即使是低頻信號(hào),使用傳輸線技術(shù)也可以改善其抗干擾性,但是沒(méi)有正確匹配的傳輸線將會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng).


(9)避免使用高阻抗的輸入或輸出,它們對(duì)于電場(chǎng)是非常敏感的.


(10)由于大部分的輻射是由共模電壓和電流產(chǎn)生的,并且因?yàn)榇蟛糠汁h(huán)境的電磁干擾都是共模問(wèn)題產(chǎn)生的,因此在模擬電路中使用平衡的發(fā)送和接收(差分模 式)技術(shù)將具有很好的 EMC 效果,而且可以減少串?dāng)_.平衡電路(差分電路)驅(qū)動(dòng)不會(huì)使用 0V 參考系統(tǒng)作為返回電流回路,因此可以避免大的電流環(huán)路,從而減少 RF 輻射.


(11)比較器必須具有滯后(正反饋),以防止因?yàn)樵肼暫透蓴_而產(chǎn)生的錯(cuò)誤的輸出變換,也可以防止在斷路點(diǎn)產(chǎn)生振蕩.不要使用比需要速度更快的比較器(將 dV/dt保持在滿足要求的范圍內(nèi),盡可能低).


(12)有些模擬 IC 本身對(duì)射頻場(chǎng)特別敏感,因此常常需要使用一個(gè)安裝在 PCB 上,并且與 PCB 的地平面相連接的小金屬屏蔽盒,對(duì)這樣的模擬元件進(jìn)行屏蔽.注意,要保證其散熱條件.


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