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本文简述了一种利用Vcrilog硬件描述语言设计数字计时器的方案,同时给出了系统各部分逻辑电路和仿真结果。此外,还针对芯片中应用到的一些模拟电路进行分析,深入分析了计时器芯片中CMOS晶振电路、倍压电路、ESD保护电路的工作原理。
此计时器芯片是根据兴华公司市场需求而开发的实际项目,可以广泛用于药盒定时器、厨房和停车场闹响定时等等,是一款很有实用价值的消费类产品。M6002是采用CMOS工艺制造的四位数字顺/倒定时器芯片,它能直接驱动四位数字LCD显示。能从预设的时间倒计时到零,并在到零后闹响32秒或64秒,也可以从零正计时到最大值。最大可设置时间是99分59秒。计时模式可选,有正常模式即顺/倒计时模式和只有倒计时模式。除此以外,定时器还提供了开始/停止和记忆功能。
该计时器芯片的特点有占用较小的硬件资源,具有复位功能,能够驱动LCD显示,可以方便地扩展成定时器,数字钟或者其他计时装置。此外,它具有面积小功耗小的优点,经过简单扩展或改造,也可以成为许多玩具的定时或计时模块,从而为开发人员节省了宝贵的时间和资源。
此外还介绍了CMOS工艺及其流程,详细描述了应用一种适于片内集成的低功耗CMOS晶体振荡电路,使得电路的平均工作电流降到1μA左右。同时,用自己做过的几个芯片实例,说明了如何使设计和工艺相结合去降低芯片的功耗和提高芯片的ESD性能。
最后,M6002计时器芯片是基于COMS P阱A1栅工艺设计,经由电路仿真,每个模块性能都满足要求。通过样片测试,很好的实现了晶振的匹配、LCD显示和定时闹响功能。输入电压1.5V,功耗电流小于1μm。ESD测试耐压1500V,正好符合产品要求,是一款很成功的实用型芯片设计。