第六届集创赛——芯海杯
芯海杯
一、杯赛题目：24位高精度Sigma-Delta ADC设计
二、参赛组别：A组、B组
三、赛题任务：
设计一款可以用于工业测量及医疗应用的24位高精度Sigma-Delta ADC, 该电路可满足多种工业测量场景应用（如温度测量，压力测量，工业自动化监测等）及医疗应用（心电图测量（ECG），脑电图测量(EEG)和远程医疗等）。
四、设计指标：
24位高精度Sigma-Delta ADC设计：
1. 工作温度：-40℃～+85℃
2. 工作电压：3~3.6 V
3. 外部参考基准2.5V
4. 外部时钟输入：256KHz
5. ADC分辨率：24 bit;输出速率：5 SPS 到2 KSPS
6. 输入失调电压：±30μV
7. 差模输入范围：±1.5 V
8. 共模输入：Vdd/2
9. 等效输入噪声：
4.5 μVrms @输出速率为5 SPS
90 μVrms @ 输出速率为2K SPS
10. 有效位数：
其中Ps为信号能量，Pn为噪声能量，Pd为失真谐波能量
17.2 bit @输出速率为5 SPS，±1.5 V 差分输入
12.9 bit @输出速率为2K SPS，±1.5 V 差分输入
11. 功耗：<3mW
12. 工艺：≤0.18μm工艺平台
五、附加题或进阶指标：
24位高精度ADC版图及后仿真覆盖
1. 完成芯片版图、DRC/LVS验证、版图设计报告
2. 完成后仿真（极限PVT，至少覆盖以下3种情况)
T=105℃、Process=FF、VDD=3.6V
T=-40℃、Process=SS、VDD=3V
T=27℃、Process=TT、VDD=3.3V
六、杯赛阶段及提交内容：
1. 中期汇报
1) 中期报告；
2. 初赛和企业技术评分：
(1)设计报告：系统架构分析、关键技术原理分析
(2)仿真报告：模型仿真报告+电路仿真报告
(3)建模数据包：建模原始文件
(4)电路数据包：电路库，仿真库
初赛阶段评分指标：
大项 | 内容 | 分值 | 评分要求 |
性能指标 | 1.电路指标 | 54分 | 1. 满足工作模式下Sigma-Delta ADC前仿真指标。 a. 2K SPS档位，PVT性能指标达标 T=27℃、Process=TT、VDD=3.3V（7分） T=105℃、Process=FF、VDD=3.6V（7分） T=-40℃、Process=SS、VDD=3V（7分） b. 5 SPS档位，PVT性能指标达标 T=27℃、Process=TT、VDD=3.3V（11分） T=105℃、Process=FF、VDD=3.6V（11分） T=-40℃、Process=SS、VDD=3V（11分） c. 若整体性能未达标，可以分析未达标原因，以及模块级指标的达标情况和对整体指标的贡献。可通过模块级仿真和原因分析，获得部分分数 |
2.系统建模 | 15分 | 1. 理想模型（5分） 2. 非理想模型，需要得到对实际电路指标的指导（10分） | |
优化指标 | 1.优化目标 | 16分 | 1. 创新性：系统架构、电路结构是否有创新；局部指标是否有领先性（11分） 2. 功耗：满足技术指标下，功耗越小越好（5分） |
文档质量 | 1设计仿真报告 | 15分 | 1. 设计方案原理分析合理、逻辑清晰。（5分） |
2. 仿真验证报告内容详细充分。（10分） |
3. 分赛区决赛提交内容
(1)PPT: 系统架构介绍、关键技术介绍、建模结果、仿真方案及结果
(2)设计报告：系统架构分析、关键技术原理分析
(3)仿真报告：模型仿真报告+电路仿真报告
(4)建模数据包：建模原始文件
(5)电路数据包：电路库，仿真库
4. 总决赛提交内容
同上
分赛区决赛季全国总决赛评分标准：
大项 | 内容 | 分值 | 评分要求 |
性能指标 | 1.电路指标 | 42分 | 1. 满足工作模式下Sigma-Delta ADC前仿真指标。 a. 2K SPS档位，PVT性能指标达标 T=27℃、Process=TT、VDD=3.3V（6分） T=105℃、Process=FF、VDD=3.6V（6分） T=-40℃、Process=SS、VDD=3V（6分） b. 5 SPS档位，PVT性能指标达标 T=27℃、Process=TT、VDD=3.3V（8分） T=105℃、Process=FF、VDD=3.6V（8分） T=-40℃、Process=SS、VDD=3V（8分） c. 若整体性能未达标，可以分析未达标原因，以及模块级指标的达标情况和对整体指标的贡献。可通过模块级仿真和原因分析，获得部分分数 |
2.系统建模 | 10分 | 1. 理想模型（3分） 2. 非理想模型，需要得到对实际电路指标的指导（7分） | |
优化指标 | 1.优化目标 | 15分 | 1. 创新性：系统架构、电路结构是否有创新；局部指标是否有领先性（10分） 2. 功耗：满足技术指标下，功耗越小越好（5分） |
文档与现场表现 | 1.现场答辩 | 23分 | 1. 答辩展示表现（8分） |
2. 回答问题表现（15分） | |||
2.设计仿真报告 | 10分 | 1. 设计方案原理分析合理、逻辑清晰。（3分） | |
2. 仿真验证报告内容详细充分。（7分） | |||
附加题 | 1.版图设计 | 10分 | 1. 完成芯片版图、DRC/LVS验证、版图设计报告（10分） |
2.后仿真 | 10分 | 2. PVT后仿真 T=27℃、Process=TT、VDD=3.3V（4分） T=105℃、Process=FF、VDD=3.6V（3分） T=-40℃、Process=SS、VDD=3V（3分） |
七、参考资料：
1. CMOS Cascade Sigma-Delta Modulators for Sensors and Telecom Error Analysis and Practical Design,R.del Rio, F.medeiro,B. Peres-Verdu, J.M.de la Rosa
2. Understanding Delta-Sigma DATA Converters,Shanti Pavan, Richard Scheier, Gabor C.Temes
八、其他注意事项：
1. 参加企业命题杯赛的作品，杯赛出题企业有权在同等条件下优先购买参加本企业杯赛及单项奖获奖团队作品的知识产权。
2. 大赛组委会和杯赛企业对参赛作品的提交材料拥有使用权和展示权。
3. 参赛项目可以参考现有公开发表的文献和论文内容，但应当在技术论文和答辩PPT中注明来源，且不能将参考的内容作为自己作品的创新部分。
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