具有电流检测功能的电路的设计方案

增加不同阻值的负载R1,分别进行仿真测试，观察其输出特性变化，结果如图4所示。

图4 不同R1下的电路性能仿真

从图4中可以很清楚地看到，当电路加载不同负载时电路的输出结果几乎完全重合，说明负载对输出结果基本没有影响。这个结果很好地说明了该电路结构具有很稳定的输出特性，电路设计能够较好地实现稳定输出的设计目标。

同时从图4中标注的两个特殊点可以很好地看出这种电路结构最终实现电路电流变化值与理论值相差较小。对电路进行的后仿真结构与前仿结果相差甚小，所以可以说整个电路在考虑到了工艺波动性的前提下，能够基本满足线性度的要求，正常实现电路功能。

4.2 测试结果

图5为电流检测电路最终进行流片时的版图。可以看到整个电路核心几乎全部是由MOS管构成。表l是对芯片中该电路进行测试的最终结果，由于测试条件限制，只能给出一些不连续的电流值点作为输入。在测试中，我们对多个电路进行了测量，大部分电路的测试结果都比较接近，表l给出了其中较为典型的两组数据。

图5 电流检测电路的版图

表l 较为典型的两组测试数据

通过测试结果可以看出整个电路基本实现了设计的功能要求，完成了将电流缩小的功能。表格中给出的两组数据结果的放大倍数与仿真结果相差不大，基本达到了设计要求。而在实际测试中还出现了一组偏差较大的数据，这些测试数据结果是选取不同5×5芯片内的电路进行测试的。这说明由于工艺问题，不同位置的电路存在着一定的性能偏差，个别电路的性能可能不是十分理想。但这是在设计考虑之内的工艺偏差，同时也说明了该工艺存在着不稳定性。

为了更直观地看到电路电流变化特性，我们将表l的第二组数据绘制成曲线，结果见图6.通过数据整理计算，可以知道测试结果与仿真结果相差1 μA左右，并且当输入电流值越大，偏差会略有所减小，相对得到的输出电流的精度越高。整个电路能够较好地实现电路缩小功能，并且能够达到设计要求的3600倍的缩小值。同时测试结果的线性度在合理范围之内。

整体上，最终的测试结果是可以被接受的，这说明电路能够较好地实现其功能。

5 数据提取

随着信息产业的飞速发展，IP核的使用日益受到业界关注。据Dataquest统计，IP核已经成为一项产业。而该电路的设计正是为了实现IP核模块的设计，所以在完成基本的电路设计以及流片、测试工作之后，还要对相关数据进行打包处理，以便于IP核的复用。数据处理包括提取电路的LEF文件以及逻辑功能(Verilog-A代码)的编写工作。

图6 电流检测电路测试结果图

LEF文件的产生使用的是Cadence公司的数据提取工具Abstracts Generating进行IP核数据提取。Abstract主要根据三种基本数据--TECH.lef、需要提取的各电路版图信息(GDSII)和MAP对电路各种器件、管脚信息进行提取，得到lef文件abstract.lef.

逻辑功能是用一种高层次模拟电路硬件描述语言Verilog-A代码进行编写的。图7展示了该代码经过仿真验证结果与上面电路结构的仿真基本一致，说明所写代码能够正常实现电流检测的功能。这样就完成了对该电路逻辑功能的编写以及数据提取的基本工作，为IP核的复用提供了数据支持。

图7 VerilogA代码仿真结果

6 结语

本文中的电流检测电路采用有源器件完成电路设计，基本实现了电流检测的功能，在电路设计过程中综合考虑性能要求以及工艺限制进行结构的优化。