Analog integreret kredsløbsdesign og applikationer

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Et integreret kredsløb kaldes også som monolitisk integreret kredsløb, chip, mikrochip og IC kan defineres som et sæt af elektroniske kredsløb med millioner af modstande, kondensatorer, transistorer og andre komponenter er integreret på en halvlederplade eller en lille plade af halvledermateriale, generelt silicium. Typisk er enhver elektrisk og elektronisk gadget, vi bruger i vores daglige liv, en anvendelse af integrerede kredsløb. Selvom IC'er består af flere milliarder transistorer og andre komponenter, men de er stadig mindre i størrelse, meget kompakte. Med fremskridt i IC-teknologi bredden af ​​ledende linje i et integreret kredsløb reduceres til snesevis af nanometer.

Typer af IC

Typer af IC'er



Der er forskellige typer IC'er primært IC'er er klassificeret i to typer såsom analoge integrerede kredsløb og digitale integrerede kredsløb. I denne artikel som et specielt tilfælde diskuterer vi design og applikationer til analoge integrerede kredsløb.


Analoge integrerede kredsløb

Analog IC

Analog IC



Analoge integrerede kredsløb blev primært designet ved hjælp af håndberegninger og proceskitdele inden opfindelsen af ​​mikroprocessorer og andre softwareafhængige designværktøjer. Analogt integreret kredsløb design bruges til design operationelle forstærkere , lineære regulatorer, oscillatorer, aktive filtre og faselåste sløjfer. Halvlederparametrene såsom effektafledning, forstærkning og modstand er mere bekymrede i designet af analogt integreret kredsløb.

Analogt integreret kredsløbsdesign

Analog IC-designproces inkluderer systemdesign, kredsløbsdesign, komponentdesign, kredsløbssimuleringer, systemsimuleringer, integreret kredsløbslayoutdesign, sammenkobling, verifikation, fabrikation, enhedsfejlfinding, kredsløbsfejl, systemdebug Digital IC-design kan automatiseres, men analogt integreret kredsløbsdesign er meget vanskeligt, udfordrende og kan ikke automatiseres.

Det praktiske analoge integrerede kredsløbsdesign involverer følgende trin:

Analog integreret kredsløbsdesignproces

Analog integreret kredsløbsdesignproces

Bloker niveausystem

Primært implementeres idéerne til at designe blokniveau-design til det ønskede analoge integrerede kredsløb. Forskellige blokke er designet og forbundet for at opnå et komplet blokniveausystem.


Komponentniveau kredsløb

Baseret på blokniveausystemet anvendes og tilsluttes forskellige egnede komponenter således, at der dannes et komponentniveau kredsløb. Ved at bruge dette kredsløb som det grundlæggende kredsløb til analog IC-design bruges det til simulering.

Bekræftelse af komponentniveau kredsløb

Komponentniveaukredsløbet bruges til verifikation. Dette kredsløbsdesign simuleres, og baseret på simuleringsresultaterne verificeres komponentniveau kredsløbet i det analoge integrerede kredsløb.

Integreret kredsløbslayout

Efter verifikation af komponentniveau kredsløb af analogt integreret kredsløb ved hjælp af simuleringer. Analogt integreret kredsløbslayout er designet ved hjælp af den fysiske oversættelse. Således er et analogt integreret kredsløbslayout designet.

Fremstilling af IC

Fremstilling af analoge integrerede kredsløb involverer flere trin, såsom at skabe halvlederplade ved hjælp af halvledermateriale (eller direkte halvlederplade kan bruges). Integrering af forskellige elektriske og elektroniske komponenter såsom modstande, transistorer osv. på waferen og pakning af chippen til dannelse af pakke IC.

Test og fejlretning af IC

Det analoge integrerede kredsløb testes derefter og debugges for enhver kontrol af resultaterne med de estimerede resultater. Derefter er IC-prototype designet og brugt til karakterisering af det integrerede kredsløb, og evalueringskort bruges til evaluering af det analoge integrerede kredsløb.

Operationsforstærker Analogt integreret kredsløbsdesign

Komponentniveau kredsløbsdiagrammet for et analogt integreret kredsløbsdesign af IC 741 operationel forstærker er vist i nedenstående figur. Den består af modstande og transistorer integreret på en chip.

Komponentniveaudiagram for Analog IC 741 Op-Amp intern kredsløb

Komponentniveaudiagram for Analog IC 741 Op-Amp intern kredsløb

De farvede felter repræsenterer: skitseret blå-differentiel forstærker, skitseret magenta-spændingsforstærker, (skitseret cyan-output-trin og skitseret grøn-spændingsniveauskifter) skitseret cyan og grøn-output forstærker, skitseret rød-strøm spejl.

Anvendelser af analogt integreret kredsløb

Der er forskellige eksempler på analoge integrerede kredsløbskonstruktioner såsom strømstyringskredsløb, driftsforstærkere og sensorer, der bruges med kontinuerlige signaler til at udføre funktionerne såsom aktiv filtrering, strømfordeling til komponenter med i chip, blanding osv.

Anvendelse af analog IC til aktiv filtrering

Analogt integreret kredsløbsdesign bruges til aktiv filtrering. Aktivt filter eller analogt elektronisk filter bruger aktive elektronikkomponenter som forstærkere, der bruges til at forbedre ydeevnen og forudsigeligheden af ​​et filter ved at undgå den store og dyre induktor.

Der er forskellige konfigurationer af aktivt filter (elektronisk filtertopologi), der inkluderer sallen-key filter , angiv variable filtre, flere feedbackfiltre og så videre.

Anvendelse af analog IC til strømstyringskredsløb

I analogt integreret kredsløbskonstruktion (eller ethvert integreret kredsløb) kræver alle elektriske og elektroniske komponenter, der bruges og integreres til at designe det integrerede kredsløb, strøm. Denne krævede elektriske kraft fordeles til komponenter på chip ved hjælp af et netværk af ledere designet på chip. Strømstyringskredsløb inkluderer analyse og design af disse typer netværk (ledningsnetværk), der bruges til at distribuere strøm i kredsløbet.

Anvendelse af analog IC til frekvensblanding

Frekvensblanderen også kaldet mixer (ikke-lineært elektrisk kredsløb) er et analogt integreret kredsløbskonstruktion, der bruges til frekvensblanding. Frekvensblanding kan defineres som oprettelse af en ny frekvens fra to forskellige signaler, der påføres kredsløbet. Disse bruges også til at skifte signaler fra et frekvensområde til et andet.

Anvendelse af Analog IC som operationel forstærker

IC 741 Op-Amp

IC 741 Op-Amp

Operationsforstærker vist i ovenstående figur er det bedste fundamentale modul i analogt integreret kredsløbsdesign. Der er forskellige typer driftsforstærkere, men IC 741 Op-Amp er mest brugt driftsforstærker i mange applikationer. Den enkle input / output (I / O) -relation af op-amp er årsagen til brugen af ​​op-amp i analoge integrerede kredsløb.

Power Saver Circuit af Edgefxkits.com

Power Saver Circuit af Edgefxkits.com

Strømbesparelse til industrier og kommercielle virksomheder 'projekt er en anvendelse af et af de analoge integrerede kredsløbsdesign, nemlig IC 741 op-amp. For at reducere effekttabet i industrier bruges shuntkondensatorer til at levere effektfaktorkompensation. Magtfaktor kan defineres som forholdet mellem reel virkning eller aktiv til tilsyneladende magt eller summen af ​​aktiv og reaktiv effekt .

Når effektfaktoren falder, kræves der mere energi for at imødekomme belastningsbehovet. Således vil effektiviteten falde, og omkostningerne (elregning) vil stige. I dette system har nulspændingsimpulsen og nulstrømspulsen tidsforsinkelse imellem dem, hvilket passende genereres af operationelle forstærkerkredsløb i komparatortilstand. Disse tilføres til de to afbrydestifter på 8051 mikrokontroller der viser strømtabet på grund af induktiv belastning på LCD.

Power Saver Circuit Block Diagram af Edgefxkits.com

Power Saver Circuit Block Diagram af Edgefxkits.com

Spændingen ved den potentielle transformer tilføres den operationelle forstærker, der fungerer som nulkrydsningsdetektor V, og strøm ved strømtransformatoren tilføres den operationelle forstærker, der fungerer som nulkrydsningsdetektor I. Udgangene fra disse driftsforstærkere gives til 8051 mikrokontroller som styrer aktivering af relæer via relædriver IC til tilslutning af shuntkondensatorer i kredsløbet for at give nul effekttab.

Kender du anvendelser af analoge integrerede kredsløb? Del gerne din tekniske viden og tvivl om det elektriske og elektronikprojekter ved at sende dine kommentarer i kommentarfeltet nedenfor.