电子电路序论
电子电路序论
电子电路序论 主讲:赵刚博士、讲师 助教:苗强研究生逸夫馆314 欧阳秋笙研究生 喻晓研究生 张帆研究生 答疑地点:教室、电子系楼903905室 电话:72117219转81
电子电路序论 • 主讲：赵 刚 博士、讲师 • 助教：苗 强 研究生 逸夫馆314 • 欧阳秋笙 研究生 • 喻 晓 研究生 • 张 帆 研究生 • 答疑地点： 教室、电子系楼 903 905室 • 电话： 7211 7219转81
§1电子电路的构成 电子电路:电子元、器件的有序组合 1-1元、器件的表征(集总参数) 电阻器 电子管 体管 fr(v,i=0 电容器fC(v,q)=0 f(i,v)=0电感器 Jit MMra, v=0 记忆电阻
电子电路：电子元、器件的有序组合。 1-1 元、器件的表征（集总参数） v i q fR (v,i)=0 fMR(q,)=0 fC(v,q)=0 fL (i,)=0 电阻器 电子管 晶体管 电容器 电感器 q=idt =vdt 记忆电阻 §1 电子电路的构成
1-2电子电路的分类 线性与非线性一元器件工作状态 时变与时不变一元器件参数与时间的关系 集总与分布参数一电路的物理尺寸与工作波长之间的比 三种电路之间的联系 电子电路 模拟信号 模拟电路 模拟信号 模拟电路 抽样抽样数据电路滤波 数字电路 抽样数据电路 量化 数字电路 D/A
抽样 量化 滤波 D/A 抽样数据电路 数字电路 模拟电路 电子电路 模拟信号 模拟信号 模拟电路 数字电路 抽样数据电路 线性与非线性－元器件工作状态 时变与时不变－元器件参数与时间的关系 集总与分布参数－电路的物理尺寸与工作波长之间的比 1-2 电子电路的分类 三种电路之间的联系
电子管 模拟 双极型 线性 时变集总参数 MOS 非线性时不变分布参数//抽样数据 数字 GaAs 具体电路
电子管 双极型 MOS GaAs 线性 非线性 集总参数 分布参数 模拟 抽样数据 数字 时变 时不变 具体电路
1-3电子电路的发展 1,高密度集成 Moore1969年提出预测:每18个月芯片集成度(每平方毫米晶体管 数)提高一倍。这个预测已为实践所证实,例如:1980年单片存储器容 量为16 kbits,而1998年单片存储器容量为16 Mbits,18年增长了210= 1024倍. 实现这个增长的原因是集成电路的线条变细,器件的尺寸变小,从 10μm匚→1μms→0.1μm,正因为如此,出现了随着集成度的增加,工 作速度也增加并且成本下降的奇迹,这导致了一场对人类十分有利的电 子革命,强有力地推动了社会生活各方面的发展。 集成度的提高,在电子技术领域引发了巨大的变化 电子线路从小规模匚◆中规模·◆大规模→超大规模 电子设备从电路板→二次集成→片上系统 系统设计从器件级→门级→标准单元级→可重用模块
1-3 电子电路的发展 1, 高密度集成 Moore1969年提出预测：每18个月芯片集成度（每平方毫米晶体管 数）提高一倍。这个预测已为实践所证实，例如： 1980年单片存储器容 量为16kbits，而1998年单片存储器容量为16Mbits，18年增长了2 10 = 1024倍. 实现这个增长的原因是集成电路的线条变细，器件的尺寸变小，从 10m 1 m 0.1 m，正因为如此，出现了随着集成度的增加，工 作速度也增加并且成本下降的奇迹，这导致了一场对人类十分有利的电 子革命，强有力地推动了社会生活各方面的发展。 集成度的提高，在电子技术领域引发了巨大的变化： 电子线路从小规模 中规模 大规模 超大规模 电子设备从电路板 二次集成 片上系统 系统设计从器件级 门级 标准单元级 可重用模块
La-ITednddde Entire Systems will Be fabricated on a single chipe Trans Single-Chip Radio DSP ASIC Memory MixersNCo 多 LNAPA Filters H均 h Frequency∵ Basehand Processing
LuoanITednddde D凵L|"凶』d Cellular Telephone terminals Ch laaga Tral Bqulp mont D C RETE8: 30 Camms mlal Bsrvlos Trunk Moun td unIt 2000 B巾" P8 BorWOs D C RETE:15 D C RETEB: 275 式 式: Ibrd Selcuk Trangaortble Torm nal 0REB:個 Portble D C RETB8: 100 Cs Po D CR ETB8: SO 32 umlauT卿L| b Poohstbls 16 D ECR ETE8: 45 14 D ECR ETE8: 30 5: 15 Bo tt radIo D ECR ETE8: S Cs: 1978198219861990199419982002
LuoanITednddde D凵L|"凶』d VLSI Era 产a Hum an memor. Human DNA 40E 10150 1000 2o/bEE to 4I it osso BooM 16]n it osol Partum A, it+o3/eun 100 1nit1012 3E6 10 204 iz 16-ZAure Enc; clope dla 10 2 Iri CD AudIo 1A 30 IAC HOTY 286 10x 1051091995a Y Many anticipated show-stoppers thr oughout the years Device yield stati stics, complexity of design, sodium, plastic packaging alpha particles, hot carrier injection, m etal migration, oxide break down ESD, latch-up, junction leakage, short- channel effects
La-ITednddde Possible Integration Limits Physical Fundam ental: Propagation velocity, thermal noise, power gain, etc Practical: On-off ratio, turmeling RC delays, statistics . Economic Cost of wafer fabs, fabrication processes, designresources omplex Today: 1M gates=210000 state applications What do we do with 10,000 transistors per person per day