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regulator电路设计由于偷rule导致的振荡问题

时间:12-12 整理:3721RD 点击:
0.18um工艺中的一个regulator(2-5v输入,输出1.8v,稳压精度要求不高,故增益要求不高),采用了一级运放加nmos source follow结构。
原环路振荡问题已解决,由于偷rule一些参数仿真时被乐观估计,现通过FIB增加裕量已解决,是由于轻负载时次主极点与主极点过近导致,次极点无法随意调整,现将主极点往更低频移。
现在等待批量测试数据。
※ FROM: 222.92.103]
※ 来源:·水木社区 http://www.newsmth.net·[FROM: 222.92.103]

短沟道效应
当MOS管沟道缩短到一定程度,就会出现短沟道效应,其主要表现在MOS管沟道中的载流子出现速度饱和现象。
1.引起阈值电压下降,即Vt下降
2.使迁移率降低
3.引起漏诱生源效应.

本身设计最高驱动负载能力要到2mA,所以管子尺寸比较大,本身寄生电容比较大,故ZMOS gate端没有再额外加对地电容

仿真的phase margin多少?
ldo输出端在板上有电容吗?

ldo完全靠片内电容维持,phase margin随loading不同,1uA和1mA会有差异,但ZMOS管本身无增益,单级运放会有稳定性问题么?

我怎么觉得这是两级运放呢,主极点在error amp的输出,次极点在source follower输出,
如果error amp看到的负载电容变小应该就会有问题吧

有没有可能nat nmos的vt接近0,关不掉?
如果有测试点的话把loop拆开单独看各部分的情况。
偷的比较狠...表示膜拜

偷rule,是cost down,和懂工艺的人玩的。而且你偷得太狠了。
用硬针,扎扎输出以及EA输出。相当于挂了几十pF电容。看看能不能稳定。先排除loop稳定性问题。
工艺问题可以问问FAB工程师。

关不掉的话或punch through的话,电压应该会随着输入电压一直往上走,不会到1.8v左右不再往上走

产品本身确实cost down压力比较大,此工艺此器件确实没有做过类似testkey,没有测试数据,项目时间上很紧没有MPW机会来验证
工艺确实没那么懂,当时是通过其他器件某些用法推演过来,觉得没问题才这么用的
如果只是稳定性问题的话,应该通过仿真能再现出来的,起码能看到蛛丝马迹的趋势

做trans的时候,让负载剧烈变化一下,看下输出的瞬态。
这东西大信号和小信号时候差别挺大,光看相位裕度不够。
我没做过片上的ldo,但做pcb板的时候遇到过类似的问题,当时的解决办法是狠狠的补偿。
.6

这种肯定是要仿的,负载在10uA和500uA之间突变,1ns上升或下降沿,持续几十us,也不会振荡。
包括输入电压突变的情况也仿真过的
仿真肯定是相信tran比AC多一些的

突然减小肯定也考虑了吧。这个管子一旦有可能截止,情况就变得很糟。
班门弄斧了。
.6

为什么.18工艺,5vdevice 最小length是1.8u?不是0.18u?
为什么减小到1u,Vt会变?如果你有spice model,打开看一下,应该是不适用了吧。
native和depletion mos都不是这么做的吧。
另外,你怎么确定偷rule以后耐压没有问题。
2,3都不会是问题,如果没偷rule的话。
btw可以减小500pf看看有没有变化。1u short channel effect应该不大,0.1u就很难说了。

native的器件模型本来就非常不准
你又偷rule
可见器件模型是不能用的,模拟是不准的
出任何情况都不奇怪。。。

输出1.8v上面才会挂0.18um最小线宽的1.8v器件啊,
耗尽形MOS此工艺没有,不可能要求fab为此调整掺杂注入,
只能利用短沟道效应导致VT减小来自己造一个类耗尽型MOS管,
5v器件掺杂比1.8v低压器件轻,所以源漏结耗尽区会比较大,
沟道长度减小,源、漏结的耗尽区在整个沟道中所占的比重进一步增大,栅下面的硅表面形成反型层所需的电荷量减小,因而阈值电压减小,沟道长度减小到一定程度,有可能源漏结耗尽区相连,进而形成负阈值电压,
当时使用就是基于以上的想法

第二级NMOS这么用,你说的第一级输出的寄生电容感觉就不太靠谱了,你这玩意接到pcb上没,仿真的时候带了bondwire model等没?包括pcb trace 电感啥

不能同意更多,可以考虑cut pcb trace试一试,寄生电感太大也是问题

1.8v输出完全是内部使用,也完全采用片上500p电容,不会通过bonding wire再PCB外挂电容
2-5v输入确实会通过bondingwire外挂片外电容,但仅仅是让输入电压稳定,跟此现象应该没关系

那你这个输出总归通过bonding引到pin上了吧,要不怎么知道在振荡

你这么扣成本肯定没错,问题是quality没了不行,直接归零了

中午刚刚拿到FIB的芯片。
针对系统可能原因的FIB方案做了两颗芯片,都没有效果;
针对稳压环路加补偿电容的FIB方案只做了一个片子(因为留了top metal option,FIB方案本身容易成功)
现在稳压中心值在1.86v,纹波大概+-0.1v,期望稳压输出为1.8v 正负20%范围内,原来的振荡问题此芯片已解决。
后续会针对此成功方案再去做几颗芯片,收集更多数据,同时测试其他模块参数,最后一起metal fix,重新run wafer,再收集更多数据。
现在遗留问题是之前的400us周期振荡还没有合理解释。

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