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USB電源OMAL開關(guān)版圖研究與設(shè)計(jì)
隨著電腦應(yīng)用的拓展，PC機(jī)的外部設(shè)備越來越多，在機(jī)箱的外部呈現(xiàn)了許多的外部設(shè)備接口，因?yàn)楦黝愅獠吭O(shè)備不斷增多，計(jì)算機(jī)所提供的用于連接外部設(shè)備的資源日漸捉襟見肘，時(shí)常因?yàn)椴荒芴峁└嗟慕涌冢鴮?dǎo)致各類I/O的沖突，加之各種低速外部設(shè)備缺少一個(gè)雙向、低價(jià)、即插即用的統(tǒng)一的總線，限制了外部設(shè)備的開發(fā)。

USB電源OMAL開關(guān)版圖研究與設(shè)計(jì)         在這個(gè)背景下，數(shù)家計(jì)算機(jī)業(yè)界的大廠商，開發(fā)出了適合中低速的外部設(shè)備使用的USB總線接口，它是一種典型的設(shè)備插架結(jié)構(gòu)的總線。USB具有即插即用，兼容優(yōu)性好等優(yōu)點(diǎn)使它得到快速廣泛的發(fā)展，而這些優(yōu)點(diǎn)也得益于良好的電源管理系統(tǒng)。 本文提出一種USB電源OMAL開關(guān)的芯片設(shè)計(jì)是USB電源管理系統(tǒng)的一個(gè)管理單元。作為USB電源管理系統(tǒng)必須能隨時(shí)檢測(cè)負(fù)載的連接狀況，并給負(fù)載提供一定的功率，在系統(tǒng)供電不足或工作溫度超過正常工作溫度范圍的情況下，能夠采取相應(yīng)的保護(hù)措施，同時(shí)輸出錯(cuò)誤指示信號(hào)來通知USB控制器，以控制整個(gè)USB系統(tǒng)的正常工作，所以系統(tǒng)中包括了始能電路，偏置電路，過流保護(hù)，欠壓保護(hù)，過溫保護(hù)，邏輯電路等基本單元。芯片整個(gè)設(shè)計(jì)都是采用Cadence軟件平臺(tái)，電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)都用的Virtuoso，電路仿真平臺(tái)是Spectre,版圖的設(shè)計(jì)Virtuoso，版圖驗(yàn)證是Calibre；芯片的制造工藝是GSMC0.18μmCMOS單多晶雙鋁工藝。 本文首先對(duì)芯片進(jìn)行了總體概述，然后對(duì)芯片的每個(gè)功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的理論分析，并給出了模塊的設(shè)計(jì)方案和仿真驗(yàn)證。這些模塊包括：偏置電路，欠壓保護(hù)，過溫保護(hù)，振蕩器，電荷泵，過流保護(hù)。zui后對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。zui后本文給出了全定制的版圖設(shè)計(jì)，當(dāng)然由于USB類似接口的產(chǎn)品，其使用時(shí)要求熱插拔，所以ESD（Electro Static Discharge）即靜電放電和latch up（閂鎖效應(yīng)）要求很高，設(shè)計(jì)時(shí)可靠性設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)考慮。版圖設(shè)計(jì)時(shí)盡可能規(guī)避了量產(chǎn)時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)，包括電源線，抗干擾，匹配性，互聯(lián)線，ESD保護(hù)，天線效應(yīng)，閂鎖效應(yīng)等。版圖在經(jīng)過三次改版后，zui后出片時(shí)ESD各項(xiàng)測(cè)試都通過業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)芯片具備基本功能，達(dá)到用于量產(chǎn)的目標(biāo)。