Интегральная схема также называется монолитной интегральной схемой, микросхемой, микрочипом, а IC может быть определена как набор электронные схемы с миллионами резисторов, конденсаторы, транзисторы и другие компоненты интегрированы на полупроводниковой пластине или небольшой пластине из полупроводникового материала, обычно кремния. Обычно каждое электрическое и электронное устройство, которое мы используем в повседневной жизни, представляет собой приложение интегральных схем. Хотя ИС состоят из нескольких миллиардов транзисторов и других компонентов, но все же они меньше по размеру и очень компактны. С продвижением в Технология IC ширина проводящей линии в интегральной схеме уменьшена до десятков нанометров.
Типы ИС
Есть разные типы ИС в основном ИС делятся на два типа, такие как аналоговые интегральные схемы и цифровые интегральные схемы. В этой статье как частный случай мы обсуждаем проектирование и применение аналоговых интегральных схем.
Аналоговые интегральные схемы
Аналоговая ИС
Аналоговые интегральные схемы в основном разрабатывались с использованием ручных вычислений и деталей технологического комплекта до изобретения микропроцессоров и других программно-зависимых инструментов проектирования. Аналоговая интегральная схема используется для проектирования операционные усилители , линейные регуляторы, генераторы, активные фильтры и фазовые автоподстройки частоты. Параметры полупроводника, такие как рассеиваемая мощность, усиление и сопротивление, больше учитываются при разработке аналоговой интегральной схемы.
Разработка аналоговых интегральных схем
Процесс проектирования аналоговых ИС включает проектирование системы, проектирование схем, проектирование компонентов, имитацию схем, системное моделирование, проектирование компоновки интегральных схем, межсоединение, проверку, изготовление, отладку устройства, отладку схемы, отладку системы. Разработка цифровых ИС может быть автоматизирована, но проектирование аналоговых интегральных схем очень сложно, сложно и не может быть автоматизировано.
Практическая разработка аналоговой интегральной схемы включает следующие этапы:
Процесс проектирования аналоговых интегральных схем
Система уровней блоков
В первую очередь идеи реализуются для проектирования блочного уровня для желаемой аналоговой интегральной схемы. Различные блоки спроектированы и соединены для получения полной системы уровней блоков.
Цепь уровня компонентов
На основе блочной системы используются различные подходящие компоненты, которые соединяются таким образом, чтобы сформировать схему на уровне компонентов. Используя эту схему в качестве базовой схемы для проектирования аналоговой ИС, она используется для моделирования.
Проверка цепи уровня компонентов
Для проверки используется схема компонентного уровня. Эта конструкция схемы моделируется, и на основе результатов моделирования проверяется схема на уровне компонентов аналоговой интегральной схемы.
Схема интегральной схемы
После проверки схемы на уровне компонентов аналоговой интегральной схемы с помощью моделирования. Компоновка аналоговой интегральной схемы разработана с использованием физического перевода. Таким образом, разработана схема аналоговой интегральной схемы.
Изготовление IC
Изготовление аналоговых интегральных схем включает в себя несколько этапов, таких как создание полупроводниковой пластины с использованием полупроводникового материала (или может использоваться непосредственно полупроводниковая пластина). Интеграция разных электрические и электронные компоненты такие как резисторы, транзисторы и т. д. на пластине и упаковка микросхемы для формирования корпуса IC.
Тестирование и отладка IC
Затем аналоговая интегральная схема тестируется и отлаживается на предмет проверки результатов с расчетными результатами. Затем проектируется прототип ИС, который используется для характеристики интегральной схемы, а оценочная плата используется для оценки аналоговой интегральной схемы.
Аналоговая интегральная схема операционного усилителя
Компонентная принципиальная схема аналоговой интегральной схемы операционного усилителя IC 741 показана на рисунке ниже. Он состоит из резисторов и транзисторов, встроенных в микросхему.
Схема уровней компонентов внутренней схемы аналогового операционного усилителя IC 741
Цветные прямоугольники представляют: обведенный синим контуром дифференциальный усилитель, обведенный пурпурным контуром усилитель напряжения, (обведенный голубым контуром выходной каскад и обведенный зеленым контуром переключатель уровня напряжения) обведенный голубым и зеленым цветом усилитель с выходом, обведенное красное зеркало тока.
Применение аналоговой интегральной схемы
Существуют различные примеры аналоговых интегральных схем, таких как схемы управления питанием, операционные усилители и датчики, которые используются с непрерывными сигналами для выполнения таких функций, как активная фильтрация, распределение мощности для компонентов внутри микросхемы, микширование и т. Д.
Применение аналоговой ИС для активной фильтрации
Для активной фильтрации используется аналоговая интегральная схема. Активный фильтр или аналоговый электронный фильтр использует компоненты активной электроники как усилители, используемые для улучшения характеристик и предсказуемости фильтра, избегая громоздких и дорогих катушек индуктивности.
Существуют различные конфигурации активного фильтра (топология электронного фильтра), который включает фильтр Саллена-Ки , фильтры переменных состояния, несколько фильтров обратной связи и так далее.
Применение аналоговой ИС для схемы управления питанием
В аналоговой интегральной схеме (или любых интегральных схемах) все электрические и электронные компоненты, которые используются и интегрируются для разработки интегральной схемы, требуют питания. Эта необходимая электрическая мощность распределяется по компонентам на кристалле с помощью сети проводников, спроектированных на кристалле. Схема управления питанием включает в себя анализ и проектирование этих типов сетей (сети проводников), которые используются для распределения мощности внутри схемы.
Применение аналоговой ИС для смешения частот
Смеситель частоты, также называемый смесителем (нелинейная электрическая схема), представляет собой конструкцию аналоговой интегральной схемы, которая используется для смешивания частот. Смешивание частот можно определить как создание новой частоты из двух разных сигналов, подаваемых на схему. Они также используются для смещения сигналов из одного диапазона частот в другой.
Применение аналоговой ИС в качестве операционного усилителя
Операционный усилитель IC 741
Операционный усилитель, показанный на приведенном выше рисунке, является лучшим основным модулем в конструкции аналоговой интегральной схемы. Существуют разные типы операционных усилителей, но операционный усилитель IC 741 является наиболее часто используемым операционным усилителем во многих приложениях. Простое соотношение ввода / вывода (I / O) операционного усилителя является причиной использования операционного усилителя в разработке аналоговых интегральных схем.
Схема энергосбережения от Edgefxkits.com
Проект энергосбережения для промышленных и коммерческих предприятий представляет собой применение одной из аналоговых интегральных схем, а именно операционного усилителя IC 741. Для уменьшения потерь мощности в промышленности используются шунтирующие конденсаторы, обеспечивающие компенсацию коэффициента мощности. Фактор силы может быть определен как отношение активной мощности или активной мощности к полной мощности или суммы активной и Реактивная сила .
По мере уменьшения коэффициента мощности требуется больше энергии для удовлетворения потребности в нагрузке. Таким образом, эффективность снизится, а стоимость (счет за электроэнергию) увеличится. В этой системе импульс нулевого напряжения и импульс нулевого тока имеют временную задержку между ними, которая, соответственно, генерируется схемами операционного усилителя в режиме компаратора. Они подаются на два контакта прерывания 8051 микроконтроллер который отображает потери мощности из-за индуктивной нагрузки на ЖК-дисплее.
Блок-схема энергосбережения от Edgefxkits.com
Напряжение на трансформаторе напряжения подается на операционный усилитель, действующий как детектор перехода через нуль V, а ток на трансформаторе тока подается на операционный усилитель, действующий как детектор пересечения нуля I. Выходы этих операционных усилителей передаются на 8051 микроконтроллер который управляет срабатыванием реле через микросхему драйвера реле для подключения шунтирующих конденсаторов в цепи, чтобы обеспечить нулевую потерю мощности.
Вы знаете приложения аналоговых интегральных схем? Не стесняйтесь делиться своими техническими знаниями и сомнениями относительно электрических и проекты электроники разместив свои комментарии в разделе комментариев ниже.
