模拟电路先驱Bob Pease和他的遗产

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2022-05-19 09:16

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来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank) 编译自allaboutcircuit 谢谢。


许多臭名昭著的电气工程师开创了模拟设计的世界; Bob Widlar 就是其中的一个。另一位著名且有影响力的模拟工程师则是另一位 Bob—— Bob Pease 。

Bob Pease——模拟艺术家

在本文中,我们将了解并庆祝模拟传奇人物 Bob Pease 的生平和遗产。

从GAP-R到美国国家半导体公司


出生于康涅狄格州罗克维尔的 Robert “Bob” A. Pease于 1961 年获得了麻省理工学院 (MIT) 的电气工程理学学士学位 (BSEE),并开始了他在模拟设计领域的漫长职业生涯。

毕业后,他在 George A. Philbrick Research (GAP-R) 担任模拟设计工程师。这是他第一次接触模拟世界的地方,他协助推进了第一款经济实惠 运算放大器(op-amp) K2 -W 的量产。

在 GAP-R,Pease 为模拟世界做出了巨大贡献,构建了许多带有分立固态组件的高性能运算放大器。
1971 年,Pease移居加利福尼亚,在美国国家半导体公司(后被德州仪器收购)担任设计和应用工程师。

在 National,他的卓越表现在他的所有工作中都很明显,他很快成为公司的代言人。在这里,他 直接参与了 一些有史以来最著名的模拟集成电路的创建,包括 LM331 LM337
Bob Pease 的示例草图
在公司演示日期间,Pease 曾经展示将元件air-wired 到芯片并将芯片安装到电路板上的电路。Pease 非常注重细节,众所周知,他使用低欧姆电阻器代替电线来模拟迹线电阻(trace resistance ),使用兆欧电阻器和反向二极管来模拟基板效应。他经常在塑料晶圆载体上展示他的作品,让人们可以安全地检查电路,而不会有触电的风险。

他外向和不落俗套的个性常常被人钦佩地与另一位高技能和有影响力的电气工程师 Bob Widlar 的不敬态度相提并论。

Bob老师和领袖


Bob体现了一种罕见的智慧和同情心的结合,这在当时的硅谷是很难得到的。在 National 工作期间, Pease 因其模拟研讨会而闻名 ,被称为“Pease Porridge”专栏、他的书籍以及他的在线网络研讨会“Analog by Design Show”。

Bob Pease 是 Analog by Design Show 的主持人
最重要的是,Pease 喜欢能够提高他人的知识。你是谁或你在哪里工作并不重要。Bob 总是可以提供帮助,尤其是如果您对模拟设计充满热情。当 National 的工程师同事需要额外的带隙参考设计教育时,Bob 挺身而出:给他起了“带隙沙皇”的绰号。
Bob Pease 代表他的“带隙沙皇”头衔
Pease 经常以帮助他人的愿望和令人难以置信的模拟设计而著称。经过 33 年的职业生涯,Pease 拥有 21 项专利和 20 多个集成电路的创造,标志着他成为模拟设计的传奇人物。

他的工作包括用于 1980 年代珠穆朗玛峰医学研究旅行的温度-电压频率转换器和用于测量美国登月的地面震动的地震前置放大器芯片。

他丰富的知识给了他比今天大多数早期被驱使进入专业领域的工程师更多的专业知识。例如,他使用真空管、分立电路、模拟功能和 Rubylith 掩膜材料来设计集成电路 (IC),这有助于他在更细粒度的层面上看到设计的底层功能。

凌乱办公桌的遗产


许多人称赞 Bob Pease 以其他人难以想象的方式解决具有挑战性的问题的技能。同事们经常谈到他发疯的方法。

一个这样的例子是他凌乱的办公桌,如下图所示,在任何局外人看来都是一团糟,但对他来说,有一个系统。他会毫不犹豫地从一堆中取出一个旧芯片的原理图,但是当你完成后它又回到了另一个。
鲍勃·皮斯的办公桌
除了是一名熟练的工程师外,Pease 还喜欢在尼泊尔远足、徒步旅行和 ferroequinology。此外,他在职业生涯中获得了 许多奖项 ,包括 2002 年的电子工程名人堂、2009 年被 EE Time 评为有史以来前 10 名模拟工程师,以及在2010 年嵌入式系统会议上获得的终身成就奖 (LAA)。

顺其自然,所有伟大的事情都必须结束,有时是突然的。Pease 于 2011 年去世,享年 70 岁,在他心爱的 1969 年大众甲壳虫的一场车祸中离开了。当时他刚参加完工程师同事吉姆·威廉姆斯的追悼会。

尽管如此,他的遗产将继续存在于 EE 世界中。


他,彻底改变了模拟芯片设计


工程名人堂经常记住 Michael Faraday, Gustav Kirchhoff和James Clerk Maxwell等历史人物。但在这些名字中,很少有人像 Bob Widlar (1937-1991) 那样提供如此耀眼和实用的创新,他是早期硅谷最高产的电路设计师之一。

Bob Widlar 被人们铭记为“传奇的芯片设计师”,他创立了 Widlar 电流源、Widlar 带隙电压基准和 Widlar 输出级。


在工程界传奇人物中工作,例如飞兆半导体的创始人,Widlar 被描述为“比工程师更像艺术家”。凭借他在 µA702、µA709、µA710、LM100、LM101、LM107、LM108 和 LM10 等众多产品中的开创性发现,Widlar 彻底改变了现代工程中的模拟 IC 设计。

  • 早年生活和教育


Robert John ("Bob") Widlar在俄亥俄州克利夫兰长大,他的父亲在那里担任无线电工程师。15 岁时,Widlar 开始了他在电子领域的终生职业生涯,就像他那个时代的许多修补匠一样:他修理收音机和电视机。

1958 年,Widlar 加入空军,负责向他的同胞教授有关电子设备的知识。一项年度绩效评估将 Widlar 描述为“比一般技术人员高出一筹”,因为他不会满足于表现平庸,并不断追求完美。

Widlar 于 1962 年毕业于科罗拉多大学,获得电气工程理学学士学位。在此期间,他还与 Ball Brothers Research Corporation 合作,帮助为 NASA 开发模拟和数字设备。1963 年,他继续加入飞兆半导体。

  • 数字时代的模拟创新者


Widlar 因其在模拟单片集成电路 (IC) 方面的工作而广为人知。当他意识到 IC 不能以与分立电路相同的方式设计时,他是第一个针对平面工艺限制开发解决方案的人。

他独特的 IC 设计方法以第一款线性 IC 运算放大器µA702 达到顶峰。由于奇怪的电源电压、低输入/输出摆幅、低增益和其他奇怪的特性,该运算放大器最初并未受到好评,但 µA702 严重影响了后续 IC 设计趋势。

作为模拟设计的领导者,Widlar 并不热衷于数字电路

不久之后,Widlar 推出了 µA709,这是另一款从 702 显著改进的运算放大器:它拥有更高的增益、更大的输入/输出范围、更低的输入电流、更高的输出电流,并使用对称电源。709 被视为 IC 运算放大器的经典之作,标志着第一个广泛使用的单片 IC 运算放大器的里程碑。


1965 年,Widlar 离开 Fairchild 前往美国国家半导体公司工作。在那里,他发布了他设计的业界首款大功率稳压器 LM109。这一发现是在工程师们激烈争论是否有可能在单芯片上开发高功率稳压器时得出的。

Widlar 于 1969 年成为工程天才,他写了一篇论文解决了这场争论,声称温度波动和封装限制使该设备无法实现。业界相信了他的话,并停止了制造这种设备的一切努力。然而,在 1970 年,Widlar 以 20 W的 LM109 震惊了他的同时代人,这是业界第一款大功率稳压器。该设备包含了 Widlar 在一年前声称不可能实现的所有功能。

Widlar 的创新还为现代带隙电压基准电路奠定了基础,这是当今模拟设计的主要内容。

  • 内心深处的工程恶作剧者


除了他的技术贡献之外,Widlar 还因其不敬的态度和工作场所的恶作剧而被人们铭记。有一次,当美国国家半导体公司削减了草坪维护预算时,Widlar 在他的敞篷梅赛德斯-奔驰车后座上放了一只羊来“修剪”草坪。

Widlar 带着一只羊来“修剪”美国国家半导体 的草坪

Widlar 还著名地建立了一个所谓的 hassler 电路,当人们在办公室大声说话时,它会发出高音调。该设备拾取一个人的声音,并以转换后的高频尖叫声播放声音。如果一个人提高他或她的声音,音调会变得更大,相反,当一个人停止说话时,电路会停止响铃——让 Widlar 的观点变得响亮而清晰。

Widlar 还以用大锤砸碎有缺陷的组件或功能失调的原型而闻名,他亲切地称其为“Widlar-izer”。

  • 持久的遗产


通过他直接的态度和他创新的硬件设计,Widlar 经常被认为是 1960 年代和 1970 年代硅谷反文化的体现。

从美国国家半导体公司退休后,Widlar 移居墨西哥,后来因心脏病发作去世,享年 53 岁。当一切尘埃落定时,Widlar 的遗产包括八项专利和标志性设计,为我们所知的模拟 IC 设计奠定了基础。

今天,Widlar 被广泛认为是“模拟单片集成电路之父”,他的工作成果因入选国家发明家名人堂而得到认可。


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