华大九天杯

一、杯赛题目：带AGC功能的VGA设计

二、参赛组别：A组、B组

三、赛题背景

VGA（Variable Gain Amplifier‌‌，可变增益放大器）可以实现对不同幅度输入信号进行放大，在无线信号收发机的模拟前端系统中，起着至关重要的作用，在各类视频信号、消费类电子IC、图像通信等电子产品中均有广泛应用。

AGC（Automatic Gain Control，自动增益控制）是可以使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法，实现这种功能的电路简称AGC电路。

四、赛题任务

使用华大九天AMS全流程EDA软件（软件自带PDK，并向参赛选手提供下载和技术支持），设计一款带AGC功能的VGA，以下示意框图仅供参考。

VGA示意框图参考

五、设计要求

1．不限各模块架构。

2．除系统仿真或外加仿真激励部分可以采用Verilog-A模型外，电路实现部分使用全定制方法设计，不能使用数字综合等方法。

3．除了必需的pin，包括差分输入、输出、en、agc_en、AGC增益控制gain_ctl、vdd、gnd、输入（输出）共模电压vcm等外；允许使用自定义的pin用于各模块的配置，但总数不能超过20个pin。

4．除信号放大主通路外，设计者需要设计bandgap基准电流源模块。

5．需要完成从电路图设计、电路前仿真、版图设计、物理验证的整个流程

6．不需要交付PAD Ring或封装信息。

六、设计指标

1．工作温度：-40℃～+105℃

2．工作电压：标准条件下1.8V

3．工艺：华大九天公版0.18µm PDK

4．VGA和AGC两种工作模式下的指标：

（1）VGA模式：en=1, agc_en=0

a. 增益要求：输入为6MHz小信号时，输出增益可在30dB~130dB范围内进行以1dB为步进的调节，由gain_ctl<7:0>进行增益调节的控制，每步进增益控制误差不超过±0.2dB，见下表：

b. 通带平坦度要求：在VGA增益设为70dB时，输入信号频率在2MHz~10MHz范围时，输出带内幅度起伏不超过±0.2dBc

c. 带外抑制要求：在VGA增益设为70dB时，输入分别为200kHz和100MHz的带外信号时，输出衰减≥50dBc

d. 输出噪声要求（无输入噪声源）：在VGA增益设为70dB时，取AC分析区间[10kHz,10GHz]，进行每十倍频10点的对数AC分析，并叠加DC noise分析，求出差分输出之间DC rms noise ≤10mV/√Hz（Num of interval=1000）

（2）AGC模式：en=1, agc_en=1

a. 增益控制要求：当输入小信号peak-peak差分幅度在-100dB~-10dB范围内连续变化时，输出信号的peak-peak差分幅度恒为0dB，起伏不超过±0.2dB

b. 以上增益控制要求需要在2M、6M、10MHz三个输入频率条件下都满足

c. 输出噪声要求（无输入噪声源）：在输入-70dB，输出0dB时，同样取AC分析区间[10kHz,10GHz]，进行每十倍频10点的对数AC分析，并叠加DC noise分析，求出差分输出之间DC rms noise ≤10mV/√Hz（Num of interval=1000）

d. 抗IRDrop要求：针对某种pattern的PG net IRDrop，在输入-70dB，输出0dB时，瞬态输出幅度抖动最大不超过±0.2dBc

PG net的瞬间抖动pattern说明：

l 跳动前，AGC双端输入为-70dB，输出0dB

l VDD和GND分别以100ps边沿向下、向上跳动50mV，通过仿真求出output peak-peak幅度的瞬态变化最大差值，见下图：

5．总功耗：<30mA

6．Power Down模式下功耗（用pin en=0控制）：漏电总功耗<5uA

7．版图总面积：<4mm²

8．版图验证DRC/LVS Clean（DRC结果不需要Pattern Density Clean）

9．以上设计指标的PVT（P=工艺角、V=电源电压、T=温度）仿真条件：TT/1.8V/27°C

七、附加题或进阶指标

1．进阶指标1，后仿真：后仿真满足设计指标。

2．进阶指标2，PVT Corner仿真：在后仿真的基础上，在后仿真结果中提交至少各输入频率下的各5个Corner数据：TT/1.8V /27°C，SS/1.6V /80°C， SS/1.6V /-20°C，FF/2.0V /80°C和FF/2.0V /-20°C，均需满足设计指标。

八、杯赛阶段及提交内容

1．初赛阶段

（1）设计数据：提交各阶段全部设计数据，包括电路图、版图、前仿真的testbench、MDE state和波形结果、DRC/LVS报告。

（2）设计报告：提供完整的设计报告Word文档，说明解题思路、系统级设计（如需要）、各模块设计、设计结果说明和引用资料等。

2．分赛区决赛阶段

（1）汇报PPT：项目介绍、关键技术介绍、性能指标。

（2）设计数据和设计报告：同初赛阶段，另增加附加题或进阶指标部分（按设计要求及指标提交后仿真的testbench、MDE state、波形结果、dspf网表及config设置；PVT Corner仿真的testbench、MDE state、波形结果等）。

3．总决赛阶段

（1）汇报PPT：项目介绍、关键技术介绍、性能指标

（2）设计数据和设计报告：同分赛区决赛阶段

九、评分标准

十、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提交的材料，在大赛相关环节中有使用权和展示权。

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。

4.   企业为参赛团队提供服务器及PDK，获取方式已经发布至杯赛钉钉群。

（请参赛团队务必有一名成员添加报名杯赛的答疑钉钉群中，以便及时获取杯赛最新通知及进展，避免遗漏重要信息，群号码及入群方式：点击查看）