SÜRELİ YAYINLARDANSTANDART LİNEER BİPOLAR TÜMDEVRE TASARIMI

STANDART LİNEER BİPOLAR TÜMDEVRE TASARIMI

S. Sedat DOĞANALP(*)

1. GİRİŞ

Birçok firmanın birden ürettiği, genellikle herkes ta rafından bilinen tümdevreler standart tüm devreler olarak isimlendirilir, örneğin 741 işlemsel kuvvetlendiricisi bugün artık işlemsel kuvvetlendirici gerektiğinde ilk akla gelen tümdevrelerden biri olm ustur.

Standart bir tümdevre eğer üretilmek isteniyorsa yapılacak olan ya tümdevrenin üreticilerinden biri ile anlaşarak gerekli bilgileri satın almak ya da tüm devrenin sağladığı özelliklere sahip bir tümdevreyi yeniden tasar lamaktır.

2. TASARIMIN AŞAMALARI

Bir standart tümdevrenin tasarımı için istek oluşmuşsa, öncelikle bu tümdevre için eldeki teknolojinin yeterli olup olmadığına bakılmalıdır, örneğin JFEET girişli bir işlemsel kuvvetlendirici üretilebilmesi için iyon ekme olanak larınızın olması gereklidir.

Tasarımın aşamaları blok şema olarak "Şekil 1 "de veril miştir. Tasarımda ikinci adım, tasarlanacak tümdevrenin halihazırda varolan örneklerinin incelenmesidir, toplanan örnekler mikroskopla incelenerek devre yapısınının nasıl bir yerleşim planı (Layout) |le uygulandığı görülebilir. Birçok üretici tarafından kullanılmış ortak bir devre yapısı genellikle bulunabilir. Üreticilerin yayınladıkları, kul lanıcılara yönelik yayınlar yardımıyla tümdevrenin kesin olarak sağlanması gereken elektriksel özellikler sapta nabilir. Bunlar daha sonraki tasarım aşamaları için giriş bilgileri olacaktır.

Tümdevre üretim süreçleri genellikle belli elektriksel ka rakteristiklere göre standartlaştırılmışlardır. Bu karakte ristiklerin başında belverme gerilimleri gelir. Eğer dev rede yer alacak elemanların yüksek kesim frekansı gibi, özel bazı koşulları yerine getirmeleri gerekiyorsa ancak o zaman eldeki mevcut üretim süreçlerini geliştirmek yo luna gidilmelidir. Çünkü yeni bir proses geliştirme hem uzun hem de oldukça pahalı bir iştir. Bu nedenle genel lik , le, tümdevrede yer alması gereken elemanların elektrik sel özelliklerine göre eldeki varolan süreçler içerisinden en uygun olanı seçilir. Bunun başka faydaları da yardır. Elde olan bir süreç ile daha önce yapılmış devre eleman larının karakteristikleri ve bunları modelleyen parametre leri zaten bilinmektedir. Karakteristikleri yeniden ölçmek ve model parametrelerini çıkartmak için çaba har canmtyacaktır. Bir kez proses seçildikten sonra artık devre simülasyonlarından kullanılacak model parametre leri belli olacaktır.

Devre şeması tasarım, devre simülasyonu, yeniden ta sarım aşamaları aslında birbirleriyle içice olan ve sürekli 1 olarak birinden diğerine defalarca geçilmesi gereken aşamalardır. Devre şeması tasarımı sırasında eldeki bil giler tümdevrenin sağlaması gerekli elektriksel özellikler ve prensip devre şemasından oluşur. Tasarım sırasında daha önceden seçilmiş bulunan süreç ile oluşturulacak elemanların karakteristikleri gözönüne alınır.

Tasarlanan devre, elemanların model parametreleri kul lanılarak bilgisayar ortamında simüle edilir. Özellikle a

TASARIMA KARAR VERME

İRMEKLER) İNCELEME

ÜRETİN PROSESİNİ BELİRLEME

DEVRE ŞEMASI TASARİMİ

MODEL PARAMETRELERİ

DEVRE SİMULASVONU

SERİ ÜRETİM

ILKÖRNEK ÜRETIMI

MASKE HAZIRLANMASI

VERLESİM PLANİ (Lıjout)

TASARIMI

Şekil 1: Standart bipolar tümdevre tasarım aşamaları. * TESTAŞ YİDE Devre Tasarım Başmühendisi

nalog devre simülasyonları için, en yaygın simülasyon programı Berkeley Üniversitesi tarafından geliştirilmiş olanSPlCE 2 programıdır [1]. Simülasyon yardımıyla, ta sarlanan devrenin istenilen performansı gerçekleyip gerçeklemediğine bakılır. Devrenin elektriksel özellikleri test edilir. Eğer öngörülen koşullar yerine gelmiyorsa ge rekli değişiklikleri sağlamak üzere yeniden tasarıma gidi lir.

Daha sonra eldeki devre şemasına uygun olarak tümdevre maske yerleşim planı (Layout) tasarımına geçilir. Maske tasarımı sırasında daha önce seçilmiş bu lunan üretim sürecine ait tasarım kurallarına uyulmalıdır.

Tasarımları tamamlanan maskeler hazırlanarak bir ilkörnek (prototip) üretilmesi için sürece gönderilir. Süreç sonunda elde edilen ilkörnekler test edilir. Simülasyonlarda öngörülen sonuçların gerçeğe ne kadar uyduğu yapılan ölçmeler sonucu ortaya çıkar. Eğer tûmdevrede bir hata varsa bunun nedeni araştırılarak düzeltilmesi için tasarıma geri dönülür. Hatalar düzeltildikten sonra tümdevrenin kılıflanma şekli belirle nir. Tümdevrenin işlevsel testleri için gerekli test prog ramları planlanır ve test düzenleri tasarlanır. Bu aşamadan sonra tümdevre artık seri üretime hazırdır.

bunlardan birkaçıdır. Şekil 2'de 358 tümdevresi eşdeğer devre şeması ve Şekil 3'de ise bu tümdevrenin tasarla nan maske yerleşim planı verilmiştir. •

KAY NAKÇA 1. L.W. Nagel, SPICE2: A Computer Program to Simu late Semiconductor Circuits, Electronics Research Laboratory Rep. no ERL M592, University of Cajifor nia, Berkeley 1975.

3. Y İTAL'DE Y APILAN STANDART TÜMDEVRE, TASARIM ÇALIŞMALARI

TÜBİTAK MAE Gebze'de bulunan YİTAL (Yarıiletken Teknolojisi Araştırma Laboratuvarı) laboratuvarında TESTAŞ tarafından üretilmesi amacıyla çeşitli standart tümdevrelerin tasarımları yapılmıştır. 78XX serisi eşdeğeri gerilim regülatörü tümdevresi ve 350 ikili, 324 dörtlü işlemsel kuvvetlendiricisi benzeri tümdevreler

Şekil 3: Tümdevrenin tasarlanan yerleşim planı.

Şekil 2:358 Tümdevresi eşdeğer devre şeması. 568