基于Verilog—AMS的DC—DC变换器行为级稳定性设计.pdfVIP

2009年 4月 长治 学 院 学 报 Apr．，2009 第 26卷 第 2期 JournalofChangzhiUniversity Vo1．26．No．2 基于Verilog—AMS的DC—DC变换器 行为级稳定性设计 李 刚 (长治学院 电子信息与物理系，山西 长治 046011) 摘 要：论文 旨在利用混合信号硬件描述语言Verilog—AMS对DC—DC变换器进行行为级的稳定性分析设计。混合信 号硬件描述语言既具有描述数字电路和模拟电路的能力，又具有描述系统行为和电路性能的能力，成为系统级和行为级设 计的最佳选择。通过Verilog—AMiS为DC—DC变换器各个模块建立行为级模型，行为级模型简化了系统环路稳定性分析和 补偿网络的设计，利用Cadence公司的Spectre仿真器对模型进行行为级仿真验证。 关键词 ：Verilog—AMS；DC—DC变换器；行为级 中图分类号：TP391．9 文献标识码：A 文章编号：1673—2014(2009)02—0029—04 1 引言 随着设计复杂 的不断提高和半导体特征尺寸的不断减 小，大多数模拟电路仍然采用 B“ottom—Up”设计方法，这已经 不能适应集成电路设计发展要求；已经应用到工程实践的 “Top—Down”设计方法，在系统级和电路级问存在严重的断 层 ，很难实现算法到结构的映射lJ1。行为级设计 ：①构建系统级 和电路级设计沟通交流的平台，能够更好的定义系统行为和 模块的性能；②制定合理的验证计划，行为级设计者对其所关 一 一 主铡丝 注的性能更敏感化；③实现多种设计通路l】1，使并行的设计过 图1 DC—DC变换器PWM控制系统原理图 程成为可能；④扩展了混合信号仿真的意义，实现真正意义上 的数模混合、多层次混合、添加物理层寄生参数模型的仿真。 的差值进行放大产生占空比控制信号 v，输入到PWM比较 混合信号硬件描述语言实现混合信号集成电路系统级 器，同时将反馈信号中的高频交流成分进行衰减以得到稳定 和行为级的描述 、仿真和综合 。Verilog—AMS是 由IEEE 的控制信号。此信号与锯齿波进行比较后便产生脉冲宽度经 1364—1995VerilogHDL标准衍生而来 ，重点在模拟和混合 过调制的脉冲序列，通过控制逻辑和驱动电路去控制开关管 信号描述上，由Aceellera主持完成其语言参考手册2[1。Ver— M，和 M：的交替导通，不断地改变输出滤波电路储能元件的 ilog—AMS通过扩展其相应的数字硬件描述语言Verilog产生 储能状态，得到稳定的输出电压。 新的语言体系和仿真机制。 3 DC—DC变换器行为级建模 本文重点讨论 Dc—DC变换器基于Verilog—AMS的行为 级模型，并利用其行为级模型简化了系统环路稳定性的设计 DC—DC变换器主要包括电压基准、误差放大器、功率 和验证 级、调制器和输出滤波电路等功能模块。 3．1 误 差放 大器 2 DG—DG变换器基本工作原理 误差放大器用来保证闭环反馈系统的调节精度，一般选 图1为DC—DC变换器PWM控制系统原理图，其基本工 用差动输入的两级运算放大器。运算放大器的设计是各个性 作原理3[1为：误差放大器 EA将反馈电压 V 与基准电压V 能参数问的折衷，这种折衷最终要求在整体设计中进行多方 收稿 日期 ：2008— 10— 15 作者简介：李 刚(1982一 )，男，山西长治人 ，主要从事数模混合集成电路设计、电源管理类ASIC及SOC设计与相关理论 研究。