而现在,他要在五微米工艺的限制下,用几千个晶体管,实现一个完整的伺服控制系统。
就像一个木匠,手里只有一把锯子和一把刨子,却要造出一座钟表。
坐在对面的诸葛彪眉头皱起来:“温补接口?西军电的晶振到底需要什么样的补偿曲线。还有光栅尺解码,长光所那边给的信号格式,详细文档什么时候到?”
钱兰也皱着眉头:“按你这个框图,最少得两千五百个晶体管。”
吕辰点头:“五微米工艺,四十平方毫米,应该能放得下。”
“能放下。”
诸葛彪说,“但问题是良率。管子越多,良率越低。这个规模,咱们的中试线怕是百分之十都做不到。”
诸葛彪说的是实话。
五微米工艺,缺陷密度摆在那里。
芯片面积越大,晶体管越多,碰到缺陷的概率就越高。
良率不是线性下降,是指数下降。
“那就得取舍。”
吕辰走回桌边,“哪些功能必须片上,哪些可以外接?”
钱兰道:“晶振接口、分频倍频、脉冲生成,这三块必须片上。反馈处理可以简化,只做脉冲计数和简单比较,复杂的pId算法放到外面。”
吕辰摇头:“放外面延迟太大。反馈信号要实时处理,过了几十微秒再修正,电机可能已经抖起来了。”
诸葛彪点头:“那就片上,但要留旁路模式。”
他进一步解释:“正常工作时,用片上的pId。如果片上的pId不够用,可以通过一个引脚切换,把反馈信号直接引出去,让外部电路处理。”
钱兰点头:“这个想法有道理,兼顾了集成度和灵活性,但pId算法要乘加运算,要用运算放大器,要用反馈电容电阻。这一块,占的面积至少是分频器的三倍。两千五百个管子,一半都得用在这上头。”
模拟电路占的面积,比数字电路大得多。
一个运算放大器,可能要几十个管子,还要配电阻电容。
在五微米工艺下,这些元件占的地方,能放几百个数字门。
吕辰想了想:“如果砍掉pId,只用简单的比较器,那控制精度就下来了。赵老师那边要的是微米级定位,光靠比较器不行。”
三人沉默了。
图纸摊在桌上,阳光从窗户照进来,照在那张密密麻麻的草图上。
过了好一会儿,诸葛彪开口了:“要不,脉冲生器,用计数器加Rom查表实现?”
吕辰看向他:“什么意思?”
诸葛彪拿起笔,在纸上画了个示意图:“传统的脉冲生器,是用分频器加逻辑门,产生固定的步进脉冲。但咱们这个电机,要跑不同的度,要加减,要s曲线,靠纯逻辑太复杂了。”
他在图上画了一个方框,标着“计数器”
,又画了一个方框,标着“Rom”
。
“用计数器产生地址,Rom里存着预先算好的脉冲时序。电机要跑什么度,就从Rom里读出对应的脉冲序列。这样,脉冲生器这一块,就可以做成数字电路,面积小,功耗低,还灵活。”