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10 Table des matières

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30 "- --" " - %" # - # " #% $# --"# +&#"# "$# #"# %"#$ # " ) "#$1 ) ) +' " $ # # "- #"+ Les règles de conception Les langages Technologies Les outils CAO Multi-disciplines Hiérarchie et niveaux d'abstraction Les méthodes de conception ' "" Simulation, vérification et validation Les modèles Réutilisation et automatisation Fabrication Les spécifications et les performances Objectifs et contraintes Autres... ##"# %) (*+## %1/ #-### "#1 % 1 ## "# " $ "## ) + - "- / " /#$:$-#) # " ( ) *1 1# "- # " "# - *

31 + 1 J+D?' D?' E#%##: "">+-+E##"-#"- + Spécification de performances au niveau i Niveau i Sélection de topologie Traduction des specifications (propagation de contraintes) Vérrification Niveau i+1 Reconception (itérations) ' "# 5 + '#(KE+L*1$#%"" "-( #" "-1 * #$" -"1#%# "/## $ (##) $*1 )1 # " %"# # "-+ ## ",%##$ "###+ --1##--#)# $ "# ) #-# M5' +"-/(###*"""# *"

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54 Optimisation des dimensions Spécifications Estimation des performances Vérification 01 Dimensions W, L ' ""#,?; B() C3?;B D C # "-"/ D?' E NT? Q H# "#) ##)# $$#--"#"+&#"# ##"$+ 1 %) "-"1 " $##--#)#$" #)#-#%/# ) ) # "1# #"---/ #()* ) #$ + $ ",/"" " J+D?'D?'EN?E 1+H#"" +&# " / $#% ##,%# ) (() 3 N #@)*1 #$## 6 # 3 # "" % ("# #*1#- () *1#) + "%

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61 2 Cellules de base caractérisées composition Cellules Fin vérification caracterisation Système final composition Sous système composé de blocs vérification caracterisation Blocs composés de cellules de base ' ""- / " #" # ""1 ## %-- ##A#"#/#("-* %- " # $ #+ " " " ) $ " "/#,$%/ # # # #( *+ 1#"1# " # #%"#$#$+#$## #%"#$ "$+""/# "- - "- #"

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82 ' ##-, Specifications du microsystème Décomposition en sous systèmes Specifications des la micristructures Conception vérification Réalisation du prototipe vérification Interconnextion prototype du microsystème vérification Fin Specifications de la partie analogique Conception vérification Réalisation du prototipe vérification Specifications de la partie numérique Conception vérification Réalisation du prototipe vérification C# 1 %,#% $"+ #/$- "$#$1#$ 8 "#"1#"## ) +# "-"/ ##9+ $ # "$1 " 1 #()#"#+1# %#

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91 Spécifications S 8 $ Q S ' E L 8 $ + 8 $ H(Z) Spécifications de performances du système Performances du système Conception descendante Bibliothèques au niveau système Bibliothèques au niveau blocs (a) Séléction de topogies du système Décomposition en blocs Synthèse des blocs Spécifications comportementale des blocs 3-1 = L ( (.* Séléction de topogies des blocs Synthèse des cellules ' 1Q = µ ) = Sµ Q #- = & = Sµ Synthèse blocs S( #-* Synthèse cellules Fonctions objectifs Simulation haut niveau Estimateur de performance comportemental Spécification électique des blocs Simulation bas niveau Estimateur de performance électique Performances électriques des blocs ( ) Co-simulation 8 ( ) $ 8 7 ( ) Schéma de simulation Processus : AC, DC, Noise, etc. Vérification ascendante Objectives Contraintes Conditions Bibliothèques comportementale : Topologies Limites paramètres Modèles Contraintes d'égalitées Contraintes d'inégalitées Conditions, limites Vecteur initial Optimisation Paramètres Estimateur de performances simulateur «Simulink» Performances Syhtnèses des blocs HLS «Simulation-based» Dimensions des blocs Vérification 3-1 = L ((.* = S( #-* #- Optimisation Paramètres Estimateur de performances Equations de performances Vérification Performances 1Q = µ Dimensions Syhtnèses des cellules des cellules ) Q = S µ «Equation-based» & = S µ 0 ' ' ' S + + "? 1 Q ) Q 7 = ' E " +? 1 P ) &"

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94 ) "%,1% #---" #%#$ "$+""$#,% #-"# " $+ Niveau système Noeud 0 Branche 0 Branche 1 Branche n Niveau sous-système Noeud 1,0 Noeud 1,1 Noeud 1,n Branche 1,0 Branche 1,1 Branche 1,n Noeud 2,0 Noeud 2,1 Noeud 2,n Niveau composant ' #(, ' #*, Capteurs en pont de wheastone " $%# % % ) # #1 # - %# " ) ("#$ "$1 Modulateur Sigma Delta en différentiel &%

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96 Niveau système Partie analogique Convertisseur analogique numérique Partie numérique Niveau sous-système Modulateur Filtre numérique Intégrateurs Comparateur (quantificateur) CNA Générateur de tension référence Générateur d'horloge Filtre moyenneur Filtres passe bas Amplificateur Commutateurs Différentiateurs Décimateur Intégrateurs Deux filtres demi bande Niveau composant Tansistors :Nmos, Pmos Composants passifs : R, C ' #+ 5 *+"+*, # ) # (# $ ## -"$*1 # " # $ " "+ "- ####"/3 #(BC*3NI1 #(@'X*3EB1 # (D *3Q1Q#+ # " % " ) 1 % % "$ #$( *+ #%" 3## #_ (0*1#-(3"*1#(3-1*1# $#P-("*1#""##( *1# #- "(3"-4*1#(D _*+ 3##(D - *1 # %)""(D ) *+ 3#" (X *1# (`*# $(C *+ &'

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102 0 Fonction objectif du paramètre gain d'un AOP -2 Valeurs utilisées par l'optimiseur -4 Flex(gain) Flex(bruit) Gain Fonction objectif du paramètre bruit d'un AOP Valeurs utilisées par l'optimiseur Bruit (Vrms) x 10-3 '#

103 01 ' #+1,>? 3>?, + ;<=>?- #%" #-,-(7*1 # #1$# " -- #- --"$ +C#"- # $ + " - # #$+ C # " # "1 - ## "## -"$ /" +- 7/ #%1=""+ # # " # #(?<@ +QS a 1 +ES a +*1 ) (? C1 1-#1 +*1 (1JBb1@X1X1`1+*+-91/ $ ## "# # # "1# -8" " $ #$#"$ ""$(*(E*+ -9 %" # -,- %-- #" # # ) $1 #%#, $#1 ## # " %"# --"##(&* - % -,-+ ## ##%: # >+ ## " # ""$1 # #"#+ -,- # -1 ##/# ) $ #1# /# "#) + % #% #" #%#, $%## " ## # # 8 $#- #1#% + '$

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110 Spécifications ' #,., >F? Objectives Contraintes Conditions Touts les paramètres de conception sont écrit, selon leur évolusion, sous forme de fonction hyperbolique ou de fonction barabolique. Pour les valeur (faible) facile à obtenir ils sont ecrit sous la forme parabolique, dans le cas contraire ils sont écrit sous la forme hyperbolique Optimisation Performances Syhtnèses des blocs HLS «Simulation-based» Bibliothèques comportementale : Topologies Limites paramètres Modèles Paramètres Estimateur de performances simulateur «Simulink» Dimensions des blocs Vérification Fonctions objectifs Contraintes d'égalitées Contraintes d'inégalitées Conditions, limites Vecteur initial 3-1 = L ((.* S( #-* ?#- 1#% -# # #%? C(1 1 JBb1@X1 +*1 (D-1D)* (X1`*"-# " (D 1BC*#@'XdEB+"# "" "##E+E+ #- = B( B * = B E + / B( B * = + B ()

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112 % "# ":J > (3*+ /# #e>$ )###% #%3#% ( M_#*""--" Q+ ' #-. ;A. + Optimisation Performances Syhtnèses des cellules «Equation-based» Paramètres Estimateur de performances Dimensions des cellules Vérification 1 = µ ) = S µ & = S µ Equations de performances 0 = ' + ' + ' S + "? 1 Q ) 7 = ' E " +? 1 P ) ##%:J C > # ######-# #%-#"1##""-# # / % $# ) # % NX U+ ; "# " #/ # / # # ##+@ - ##"#-E+U+ Q Q Q 2: % #9$<9> ":J > # " $#" ###"# % +&#"" #)"# "$UL1 O##$NX+ " ()#

113 8 $ Q ## #"#%# % " # ": "">+ : 3 " > # % # - 3 ( B* /F ( B* 1 = 1+++ OL$ ( B* = 1 = 1+++ B 1 = 1+++ " H1 : H@ #- # -"+ Objectifs, contraintes et fichier technologique ' S E ' L 8 $+ Spécifications au niveau circuit amplificateur Gain=f 1 (w i, l i,...) : : GBW=f n (w i, l i,...) Spécifications au niveau composant gm 1 =f 1 (wi, li,...) : : C gsn =f n (wi, li,...) Gain=300 GBW>1Mhz AMS O.35µm : : : Optimisation GP /F ( B* 1 ( B* = 1 B > 1 = = = " ' #. " D / + -$#- 3 α αe α" ( B* = B BE B " OM$ ( B* 1 = µ ) = S µ Q Q & = S µ ()$

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119 S 8 $ Q S ' E L 8 $ + 8 $ Spécifications de performances du système Performances du système H(Z) Bibliothèques au niveau système Sélection de topologies du système Décomposition en blocs Synthèse des blocs Synthèse blocs Simulation haut niveau Estimateur de performance comportemental Co-simulation Conception descendante Vérification ascendante Bibliothèques au niveau bloc Spécifications comportementale des blocs Sélection de topologies des blocs Synthèse des cellules ' 1Q = µ ) = Sµ Q 3-1 = L ((.* #- = & = Sµ S( #-* Synthèse cellules Spécification électrique des blocs Performances électriques des blocs Simulation bas niveau Estimateur de performance électrique ( ) 8 ( ) $ 8 7 ( ) Schéma de simulation Processus : AC, DC, Noise, etc. ' #7- F #,: ""#"""-1 ##" # "## # #1#-"## "##) /+'##$""# " " "#) + *+$+( 0 "# " - " $ # "$#- --" $ # + %# # # "# 1$ # #-" # "1 $ #" ##+ ((*

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121 ? %" "- + ## /" "# "" $ "# --" #-# # " 1 / " # --" $ -##-#"+ C$# ###"-1#-$%# " # "" $# "+ C -1 "# # # # " $/ "#+ Système Fonction 1 Fonction 2 Fonction n Spécification et Analyse Modélisation comportementale des sous fonctions Tests Modélisation de la fonction principale Tests Découpage du circuit en fonctions Définir les caractéristiques fonctionnelles des sous fonctions : Paramètres à modéliser Lister les paramètres modifiant le fonctionnement du circuit Mise en équation des paramètres à modéliser Prise en compte de l influence des paramètres Modélisation comportementale Agencement des modèles comportementaux ou des procédures traduisant le comportement des sous fonctions. Stockage du modèle dans la bibliothèque ' #"/ (("

122 + "$ ""/ "#- #/ #) #)$) $+ + "1 #- " $# # #-# $ 8 #-"#%"#% #"$#+$ "#( # # #*1#) # "#" " #%# + # # #1#%# #"/6"+ +=,?"#"# #"$#1#"%-- "-###" #$+%"# %-$-#" -/# "#+ + "# # # #- # - #% (* # "# - + #% "#1# #- " # $ #+#% "# #1-## #%" #"$#--" -+ ((#

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130 ' (" 5 + Circuit programmable niveau haut Conception spécification Conception paramétrable Hard IP soft hard IP soft Circuit programmable niveau bas SOC ASIC SOPC programmable FPGA FPAA Dédiée programmable Interface capteur 'programmable' universelle Spécifique +*+( A-. T$%/ "$ "1# % ) (*%"#$%""##1- # # $%## 3 #" " " $17"#"#"# "###1 -# "#7% 1 #-Q+E" #--"# + %"# 43 4 $# " #%# #,% #/#"%###+ (*

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141 + &# "#%-"(##$## # ""#$* # #+&# -- " %-"# -%"# # # ##%"##+ + 5 &# - # # #$ # "$ $#$ # # "$ # #$ #%+ +, &# "##- 1 = "(*1 # ( *#(1 * -# "## # ) #+ +% 5##"#:>&@MS1 #( -"$* # --") (1-1*1##"#-Q+S+ %- " % #$ " 11% ###A#"# # 1 % #- # $ %,#) $#1%-#$ "# #% #-1 % #$ "$1 % # "-"(:/"# >*1 % # A# # #$ $ A# "#A#=#"#"1# # 1# "# % "$ ("

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222 Reconfiguration du premier intégrateur suivant la nature du capteur Tension Capacitif Résistif h.v Courant Deuxième intégrateur et filtre de sortie Différents types de capteur : Tension Capacitif Résistif courant ' **/G *(#

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243 "$(ES*"# $"$#%#"#"$ #6+ #" #-S+O+##"#"# # """#% #-+ > 5 % 5 -. # %5#" (.5?. # % # :.5. %$%$ 3"@ # -. # "A :.% - %8.B ' Augmentation du niveau dans la bande passante quand le bruit de l'aop augmente. *$

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245 #+#++* # # -- ### ) +&#--"#$### + $ # $1 ## # /- 3##"" #@#_ X #- + ;"$ --3 D [?D ODK$?"#-% #-+ # "#"##-S+1#-- "3 E Q D [?DfBD fd ODL$ -#-% #-+-1 #\#-"$-"#% #-1 #% #-# ##" 1 #-"1 8 -"$$D % -"$#"#"##/#-"$D+ $%#) $1#"-" $ E-1 Q-1 + $ # % # # $$ # #% #- #1"#%"$(Q*(- L*+ (.. %-.. $. "9&=F+$ 0 %9. 3 % # G 6# 5 %-$-%... %5 # " *&

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251 " ## ($#$, $#$ * $ # % % "##"/ -" $ "#"+ C %-- #) #+ - +#### # # % #$ "$+ #) #+ Conception descendante Spécification de performances haut niveau du Sélection de topologie et synthèse haut niveau Intégrateur gain, bruit,... Sélection de topologie et synthèse Dimensions BP (Hz), DR (db) Génération automatique des spécifications des blocs Commutateur Ron, KT/C,... Sélection de topologie et synthèse Performances du : SNR db, DR db, Neff Simulation haut niveau estimateur de performances comportementale Vecteur de teste sinus: fin, vin Spécifications électrique des blocs Extraction des performances des blocs Simulation bas niveau estimateur de performances électriques vérification ascendante 01 *""

252 Paramètres d'entrées: gain, SR, KT/C... Valeurs comportementales ou électriques des paramètres des différents blocs simulateur Modèle: SNR, Pth, Pq,... Calcul de puissance: SNR, DR, P q, P th... Paramètres d'entrées: w, l,..., schéma de simulation Dimension des transistors 01 Simulateur électrique 01 Caractéristique: petites signaux, larges signaux... Calcul de gain, bruit,... '," C# 0 #%#) - # "" "#"+&# % $ / # (# B@ *# " # # ## 1##/($0*1#$01#(# --- (&$-*+ % # #%"# - #+&# "# ## #"##/# # # --" " # #@ #+ %# $ " " # %" # % - + " 1 #" " ) % - 3 *"#

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255 6/ #--"## # $# "-" ), "+ Entrée Spécifications de performances: Résolution Bande passante Condition: V dd =3,3, CMOS 0,35 Type de capteur Paramètres de conception du modulateur Topologie du modulateur Ordre du modulateur Fréquence d'échantillonnage Dynamique du convertisseur (SNR) db Bande passante Performances (SNR, BP) contraintes (gain,bruit, GBW, SR...) objectif Translation au niveau système paramètres du niveau haut Translation au niveau circuit dimensions des transistors Simulation et vérification des blocs Simulation et vérification du système Génération du Layout Optimiseur Optimiseur Extracteur de performances électrique Extracteur de performances comportemental ',(@, 5 Matlab/Simulink Blocs Ips comportemental Blocs décris sous Matlab Modèle mathématique Intégrateur classique Intégrateur CDS Comparateur commutateur CNA Filtre CIC... Simulateur comportemental Modèle technologie Paramètres physique Simulateur comportemental Simulateur électrique (Spectre) Simulateur électrique (Spectre) Vecteurs de test *"&

256 #--"##""" --# +C1/1%,"+ C #1 #% #-1,# #%" 1# ##" #% #-+',# - # H - -"1# "1+ ' ## $%# % $ 8,"# +### --" +&#-" # "- # % # --" #### --" + '"# #" ###"+ ' ## $ #$# " "# #$ "$ # "" # + C # "%#% ##$ ##- # %-"#+1"### ### $"-#- # 3#% #- "# # +' " #%-# "$1-# " "#" $ - $%# " ##$"#"+,#: A $$$ 9 43 %# # " #+ " -- 8," #%+ # $ 1 " " "" " + ## #%" --" # S H#%"#$+ '..-5J ## 8. %J-3 *"'

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258 Fonction coût contraintes Paramétrés: gain, SR,... Optimisation des paramétres des composants pour ateidres les spécification des blocs ',* , Spécifications de performances du : BP, SNR, Vdd,... Spécifications de performances aux niveau système Conception du système en utilisant le modèle comportemental des blocs Détermination des specifications de chaque bloc spécifications des blocs Conception des blocs en utilisant le modèle comportemental des composants $+*+*, Dimensions des blocs Optimiseur algorithme: Neuton, SQP Simulateur Estimateur de performances comportemental SNR, Pth, Pq... Optimisation des paramétres des blocs pour ateidres les spécification du système Spécifications des blocs: gain, SR, Ron, GBW... Vecteur de teste sinus: fin, vin &# ##" # ) #$ "$@ # ' X 1 # " # *#(

259 3 #-#" "$+-+S###%# $# ## #$ " +&# - " % # #$ %-# " "$/ " + f in ',+ 5 Modulateur f echantillonnage 1 bit Filtre de décimation N bits à plusieur étages Moyenneur OSR/4 Demi dande OSR/2 CAN # {- # # #$ %" (-* "/ -"$"# "--# - $-1#"# 9#-"$1##+ -# "$ " --#-# -"$ # "#-"$ %"## " - "$ ' J""# # % #-# "$ -# $ -- # " % -#)4 0(-#/X"& ###*/#"1 $ #"#-# #" + / 8. # 88.H# I./012$. 3# 5."/5 5 # %./01" f Shannon Demi dande OSR/2 *#*

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261 ,($ $ & $ &# ##" #" "/# "# $#+ C " +1#"##"#" # # +'" 1#"## 8 #" "+ -+O"#%#"#"# # #$+&# % % - ) #/ " "+ # # "# -""#-+U+ ',-; 5 ',., 5 Première intégrateur Erreur «jitter» Bruit thermique Gain fini limitation du GBW, SR bruit thermique et en 1/f... Dynamique de sortie: V sat ' $%## #" - + % - % ##- +%#1 #1 Deuxième intégrateur Dynamique de sortie: V sat *#"

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263 Delta T, K, C s V n (AOP) ',7, + SR, GBW, gain, V sat... $++(, V ref V Hyst " "# )/ %( ) *+% ###"/ "- - # ) (# +*+ C " " $ ## # " $"#) ("$(SE*(SQ**3 # #(#%1#-"$%"##1# "##1#$-* # -- #( #- "1 "-" "$* # -# "$(#%-#M1#" <1# "#"'( "-#**+ # ) #/" #$0UB1$/"Q V sat *#$

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