Substrat De Boîtier IC - Circuits intégrés analogiques et traitement du signal

Par circuit intégré analogique, on entend principalement un circuit intégré composé de condensateurs, de résistances, de transistors, etc., réalisant un traitement intégré du signal analogique. Il existe de nombreux circuits intégrés analogiques tels que des amplificateurs opérationnels, des multiplicateurs analogiques, des boucles à verrouillage de phase, des puces de gestion de l'alimentation, etc. les principaux composants d'un circuit intégré analogique comprennent un amplificateur, un filtre, un circuit de rétroaction, un circuit source de référence, un circuit à condensateur commuté, etc.

Circuits intégrés analogiques

Caractéristiques des circuits intégrés analogiques

Par rapport aux circuits intégrés numériques, les éléments spéciaux dans les circuits intégrés analogiques ont leurs caractéristiques à la fois dans l'utilisation des composants et dans la structure du circuit.

1: la précision des pièces individuelles n'est pas très élevée et est fortement influencée par la température. Cependant, les assemblages réalisés selon le même procédé sur une même tranche de silicium présentent des performances relativement constantes ou une meilleure symétrie d'assemblage.

2: parce que les éléments du circuit sont tous concentrés sur la même tranche de silicium et sont très proches les uns des autres, il n'y a pas de différence de température, et les caractéristiques de température des éléments du même type sont les mêmes, de sorte que la symétrie de température est bonne.

3: la gamme de résistance de la résistance a certaines limites, généralement entre quelques dizaines d'ohms et quelques dizaines de milliers d'ohms, ni trop ni trop bas n'est facile à fabriquer.

4: la capacité ne dépasse généralement pas 100pf, le grand condensateur n'est pas facile à fabriquer. Quant à l'inductance, elle est limitée à une très petite valeur et doit être évitée autant que possible.

5: la valeur de P du tube pnn longitudinal est relativement grande, tandis que la valeur de P du tube PNP transversal est petite, mais sa résistance à la pression de jonction PN est élevée. Dans les différents éléments intégrés, les transistors NPN longitudinaux ont un encombrement réduit et de bonnes performances, tandis que les résistances et les condensateurs ont un encombrement important et une portée étroite.

Principe des circuits intégrés analogiques

Dans les technologies de l'information, les circuits intégrés numériques jouent un rôle prépondérant dans le traitement des informations véhiculées par les signaux numériques, qui ont des valeurs discrètes dans le temps et en quantité. Cependant, les variations temporelles et quantitatives des signaux dans la nature sont continues, telles que le son du vent, le courant de l'eau, etc. Ces signaux sont appelés signaux analogiques. Corrélativement, le circuit de traitement du signal analogique est appelé circuit analogique et le circuit intégré de traitement de l'information analogique est appelé circuit intégré analogique. Les circuits numériques ne peuvent pas interagir directement avec la nature simplement pour la commodité du traitement ou de la transmission. Pour tirer pleinement parti des avantages du système numérique, le signal analogique est d'abord converti en signal numérique, entré dans un système numérique moderne de grande capacité, rapide, résistant aux interférences et offrant une bonne confidentialité, puis converti en sortie de signal analogique.

Les protagonistes des circuits intégrés sont les transistors, et les circuits intégrés analogiques ne font pas exception. Cependant, ils exploitent l'effet d'amplification des transistors, tandis que les circuits intégrés numériques exploitent l'effet de commutation des transistors. La plupart des premiers circuits intégrés analogiques utilisaient des transistors bipolaires. En raison de la maturité de la technologie CMOS, il surmonte les inconvénients de la lenteur des circuits CMOS antérieurs, avec l'avantage d'une faible consommation d'énergie et d'une mise à niveau facile du processus (réduction d'une proportion égale de CMOS). Or, les circuits intégrés analogiques et les circuits intégrés hybrides numériques - analogiques (circuits numériques et analogiques intégrés ensemble) sont également généralement conçus et mis en oeuvre à l'aide de CMOS.

Classification des circuits intégrés analogiques

Les produits de circuits intégrés analogiques sont divisés en trois catégories: la première est celle des circuits universels tels que les amplificateurs opérationnels, les multiplicateurs, les boucles à verrouillage de phase, les filtres actifs et les conversions analogique - numérique et analogique - numérique; La deuxième catégorie est une famille spécialisée de circuits intégrés tels que les systèmes audio, les récepteurs de télévision, les magnétoscopes et les systèmes de communication; La troisième catégorie est celle des systèmes intégrés mono - puce tels que les émetteurs mono - puce, les récepteurs mono - puce, etc.

Applications pour circuits intégrés analogiques

Les circuits élémentaires d'un circuit intégré analogique comprennent une source de courant, un amplificateur à un étage, un filtre, un circuit de rétroaction, un circuit miroir de courant, etc. les circuits élémentaires supérieurs qui les composent sont des amplificateurs opérationnels et des comparateurs, et les circuits supérieurs comprennent des circuits à capacité commutée, des boucles à verrouillage de phase, des ADC / DAC, etc. En fonction de la relation de réponse entre les signaux de sortie et d'entrée, les circuits intégrés analogiques peuvent être divisés en deux catégories: les circuits intégrés linéaires et les circuits intégrés non linéaires.

La réponse entre les signaux de sortie et d'entrée du premier est généralement linéaire, le signal de sortie ayant une forme similaire à celle du signal d'entrée, sauf qu'il est amplifié et amplifié par un coefficient fixe. La réponse du signal de sortie d'un circuit intégré non linéaire au signal d'entrée présente des relations non linéaires telles que des relations au carré, des relations logarithmiques, etc., et est donc appelée circuit non linéaire. Les circuits non linéaires courants comprennent des oscillateurs, des minuteries, des circuits à boucle à verrouillage de phase, etc. les applications typiques des circuits intégrés analogiques sont illustrées dans la figure ci - dessous. Les signaux naturels externes recueillis par divers capteurs ou antennes, tels que la température, l'humidité, l'optique, la piézoélectricité et l'acoustique, Prétraitement par le circuit analogique et conversion en signaux numériques appropriés pour entrée dans le système numérique; Les signaux traités par le système numérique sont traités par des circuits analogiques et convertis en signaux analogiques tels que le son, l'image et les ondes radio pour la sortie.

Comment les signaux analogiques sont - ils traités dans la conception de PCB?

Du fait de la continuité du signal analogique, les variations de tension ont un impact significatif sur le signal analogique et le signal analogique est finalement un signal de tension. Par conséquent, dans la conception traditionnelle de PCB, il est souvent nécessaire d'épaissir le câblage à 10 - 15 mil.

Deuxièmement, les signaux analogiques sont relativement peu résistants aux interférences, il faut donc tenir compte de la terre d'isolement et de référence. L'isolation consiste tout d'abord à séparer la zone numérique de la zone analogique et à séparer la zone numérique et la zone analogique pour éviter la diaphonie entre elles.

Un circuit intégré analogique est un dispositif électronique très important qui peut effectuer une variété de tâches de traitement du signal, avec une large gamme d'applications dans divers domaines.