ACD301 - Thiết kế vi mạch tương tự

ACD301 - Thiết kế vi mạch tương tự là môn 3 tín chỉ bậc cử nhân của Đại học FPT về cách dựng bộ khuếch đại và mạch phân cực CMOS từ cấp transistor. Môn tiên quyết là ECI101. Thế giới thật vận hành bằng tín hiệu liên tục — âm thanh, nhiệt độ, sóng vô tuyến, điện áp từ cảm biến — nên con chip nào giao tiếp với nó cũng cần một phần mạch tương tự đứng giữa, và phần đó không thiết kế được bằng logic đúng sai. Ở đây transistor không làm công tắc mà được đặt vào một điểm làm việc, rồi khuếch đại những dao động nhỏ quanh điểm ấy. Người thiết kế vì vậy luôn giữ hai góc nhìn song song: mô hình tín hiệu lớn để chọn dòng, áp và kích thước linh kiện, mô hình tín hiệu nhỏ để tính độ lợi, trở kháng và đáp ứng tần số. Bộ công cụ cần nắm gồm cặp vi sai và tầng cascode, mô hình tín hiệu nhỏ của transistor MOS, gương dòng và nguồn tham chiếu bandgap, hồi tiếp âm cùng bù tần số. Phần lớn các công cụ ấy gặp nhau khi thiết kế một bộ khuếch đại thuật toán hai tầng, một khối tương tự thông dụng. Cái khó không nằm ở từng công thức mà ở các đánh đổi: tăng độ lợi thường phải trả bằng băng thông, nới băng thông thì tốn dòng, còn hạ điện áp nguồn thì thu hẹp khoảng dao động của tín hiệu. Bài toán thiết kế vì thế đi theo vòng lặp: tính tay để có điểm xuất phát, mô phỏng để kiểm chứng, rồi chỉnh kích thước và dòng cho tới khi đạt mục tiêu. Học xong, người học đọc được sơ đồ một bộ khuếch đại CMOS và ước lượng nhanh độ lợi, băng thông, độ dự trữ pha của nó, chọn được kích thước transistor và dòng phân cực từ các con số yêu cầu, và nhận ra mạch nào có nguy cơ dao động trước khi chạy mô phỏng.