오늘은 Clock signal 의 skew 와 jitter 에 관해 다뤄보겠습니다. 회로를 design 할 때 skew 와 jitter 는 꼭 유의해서 관리해야하는 요소들입니다. 회로의 동작 주파수가 매우 느리다면 skew 와 jitter 에 큰 관심을 가지지 않아도 문제가 없을지 모르지만 주파수가 빨라질수록 회로의 동작에 큰 영향을 끼치죠. 처음에는 좀 헷갈리는 개념이지만 한 번 정리하고 넘어가면 헷갈리지 않을 겁니다. 그럼 먼저 skew 에 대해 다뤄보죠. 1. Skew in Clock signal skew 의 경우 회로 단에서 설계하는 반도체 설계자에게 꼭 알아야 하는 개념 중 하나입니다. 물론 verilog 를 통한 디지털 설계 시에도 skew 개념을 알면 큰 도움이 돼죠. Skew 는 일반적으로..

일반적으로 digital 설계를 하다 보면 margin 에 대한 분석을 많이 하게 됩니다. Margin 분석은 Latch 내에서 clock 과 data 간의 margin 을 분석하는 경우도 있고 특정 로직 게이트 내에서 signal 간의 선행 관계에 대한 margin 을 분석하는 경우도 있습니다. 오늘은 가장 일반적으로 분석하는 Latch 내에서의 setup hold margin 에 대해 알아보겠습니다. 먼저 Flip-flop 1개를 보면서 Data 와 Clock 간의 관계에 대해 보도록 하죠. 여기서 한 flip-flop 이 있고 Data input 과 Clock 이 있습니다. Case A 와 Case B 에 대해 보죠. Case A 에서는 Data 가 1 을 유지하고 있을 때 clock 이 알맞게 t..

반도체 설계 파트 중 아날로그 설계, 아날로그 설계의 꽃 중 하나인 ADC 에 대해 다뤄보려 합니다. 워낙 깊이 있는 분야이기도 하고 저보다 더 깊은 지식을 갖는 분도 많겠지만, 설계 초보자가 중수 단계로 올라가는데 도움이 되지 않을까 하고 한 글자, 두 글자 꾸준히 써보도록 하겠습니다. 글을 쓰는데 참고한 전공 책은 그 전에 언급한 책들에 Razavi 가 쓴 'Principless of Data Conversion System Design' 입니다. ADC type : Flash, Pipeline, SAR 해당 글을 읽는 분들은 ADC 의 기본 동작에 대한 기본적인 지식을 갖고 계신다고 가정하고 3가지 가장 정석의 ADC 종류에 대해 다뤄보겠습니다. 바로 Flash, Pipeline, SAR 세가지 입..

오늘은 MOS differential pair 를 3가지 관점의 분석을 통해 완벽하게 파헤쳐 보도록 하겠습니다. 대부분 common-mode noise 를 없애기 위해 그리고 input dynamic range 를 넓히기 위해 등 다양한 이유로 differential pair 를 사용하는 것은 알고 있지만 이를 정확하게 분석해본 경험은 잘 없을 겁니다. 실제 회로를 설계하는 데는 크게 의미가 없다고 생각하는 분들도 계시겠지만 탄탄하게 기초 지식을 쌓아두면 항상 큰 도움이 됩니다. 3 가지 관점은 Qualitive analysis, Large-signal analysis, Small-signal anlaysis 로 하겠습니다. 분석은 통일성을 위해 모두 위의 똑같은 회로를 가지고 분석하는 걸로 해보죠. 1..

전자회로의 해석에는 다양한 방법이 있습니다. 우선 우리가 amplifier 나 current mirror 등의 블락을 설계하거나 해석할 때 사용하는 small-signal model 이 있죠. Mosfet 이 saturation region 에 있을 때 mosfet은 VCCS (Voltage Controlled Current Source)로 동작하게 되어 Vds에 관계없이 Vgs 에 의해 current 가 바뀌게 됩니다. 이때 output 저항이 일정하다면 결국 input voltage 에 의해 output voltage 가 특정한 gain 값을 갖고 나오게 되죠. 특정 DC 포인트를 잡아서 small-signal parameter를 구한 후, 이 회로의 small-signal model 을 그려서 정량..

ADC 뿐만 아니라 많은 circuit 에서 중요한 것 중 하나가 바로 이 comparator 입니다. Comparator 는 amplifier, pll, ldo 등과 더불어 가장 많이 설계되고 사용되는 block 중 하나이죠. 이 글은 comparator 를 많이 설계해보신 분들을 위한 글이 아니라, 이제 막 comparator 를 설계하려 하는 걸음마를 뗀 분들을 위한 글입니다. 별거 아닐 수도 있지만 처음에 접하면 많이 헷갈릴 수 있는 부분이기에 정리해두려 합니다. Comparator 에는 크게 2가지 type 이 있습니다. 일반적으로 이렇게 분류하는 책이 많지 않은 걸로 아는데, 그렇기에 초반에 잘못 생각하면 헷갈리기 쉽습니다. 1번째 type 으로는 Continuous-time comparato..

오늘은 hspice 에서 corner simulation 을 돌리는 법을 알아보겠습니다. Alter 구문을 이용해 corner 와 pvt 를 sweep 하는 방법입니다. Alter 를 사용하면 똑같은 조건을 그대로 복사한 채 한 가지 조건만을 바꾼 여러개의 simulation 파일을 만들 필요 없이 단 한 파일로 한 개의 변수를 sweep 해 시뮬레이션을 돌릴 수 있습니다. alter 구문을 이용해 변수를 바꾸는 방법 먼저 alter를 이용해 corner simulation 을 돌리는 방법을 알기 전에, alter 구문이 원래 쓰이는 방식을 알아보겠습니다. 위는 alter 를 이용한 간단한 hspice simulation 파일입니다. Load capacitor 의 크기에 따른 inverter 의 파형을 ..

Comparator 는 amplifier 와 함께 가장 PVT에 민감한 analog block 중 하나입니다. Process, Voltage, Temeprature 뿐만 아니라 Layout effect 등 여러 요인에 의해 offset 이 생기죠. 특히나 이 comparator는 일반적으로 analog signal을 digital signal 로 변환할 때 쓰이기 때문에 이 offset 이 더 critical 합니다. 일반적으로 먼 거리로 signal 을 전송할 때 우리는 noise에 더 immune 한 digital signal 로 변환하여 전송합니다. analog signal 은 약간의 noise 만 끼어도 그 영향을 무시할 수 있지만, digital signal 은 DSP 기술을 사용해서 일정 수준..

Amp 를 설계한다거나 혹은 Comparator 를 설계하게 되면 꼭 돌려야 하는 simulation 중 하나가 바로 monte carlo simulation 입니다. 일반적인 digital logic 설계 시에는 안 돌려도 문제가 발생하지 않을 가능성이 높지만, Amp 와 Comparator에서 monte-carlo simulation 을 돌리지 않겠다는 것은 설계한 회로에서 발생할 수 있는 offset voltage, mismatch 등을 고려하지 않고 운에 맡기겠다!! 라는 뜻이니까요. 먼저 Monte carlo simulation 에 대한 간단한 정의에 대해 알아보겠습니다. Monte-carlo simulation 은 불확실한 event 에 대해 나올 수 있는 결과를 알아보는 수학적인 테크닉입니다..

Diode 는 회로에서 정류 작용을 합니다. 이 정류 작용 덕분에 다이오드는 현대 전자회로에서도 많은 부분에서 사용되고 있죠. 모두 다 알고 있는 사실이지만 간단하게 짚고 넘어가 봅시다. 다이오드는 일반적으로 pn-diode 혹은 np-diode로 이루어져 있습니다. 이러한 다이오드는 우리가 일반적으로 알 고 있는 수동소자인 저항과는 다르게 전압과 비례하는 전류를 흐르지 않습니다. 오히려 특정 전압 이하로는 Reverse bias 가 흘러 전류를 흘리지 않고, 특정 전압 이상에서는 Forward bias 가 걸려 전류를 흘리게 되죠. 이러한 다이오드의 특성은 일종의 switch 와 같죠. 이러한 특성을 이용해서 회로에서는 많은 유용한 circuit을 만들어 사용합니다. 1. Half-wave & Full..