Substrat IC - Sirkuit integrasi analog dan pemprosesan isyarat

Sirkuit integrasi analog terutamanya merujuk sirkuit integrasi yang terdiri dari kondensator, resistor, transistor, dll. yang integrasi untuk proses isyarat analog. Terdapat banyak sirkuit integrasi analog, seperti penyampai operasi, Pendarab analog, gelung terkunci fasa, cip pengurusan kuasa, dll. Komponen utama sirkuit integrasi analog termasuk penyampai, penapis, sirkuit balas, sirkuit sumber rujukan, sirkuit kondensator ditukar, dll.

Circuit Integrat Analog

Karakteristik Ciri Integrat Analog

Berbanding dengan litar integrasi digital, komponen khas dalam litar integrasi analog mempunyai ciri-ciri mereka dalam terma penggunaan komponen dan struktur litar.

1: Ketepatan komponen individu tidak terlalu tinggi dan juga sangat terkesan oleh suhu. Namun, komponen yang dihasilkan menggunakan proses yang sama pada wafer silikon yang sama mempunyai prestasi relatif konsisten atau simetri yang lebih baik komponen.

2: Kerana komponen dalam sirkuit semua berkoncentrasi pada cip silikon yang sama dan sangat dekat satu sama lain, perbezaan suhu tidak signifikan, dan ciri suhu bagi jenis komponen yang sama adalah sama, jadi simetri suhu adalah baik.

3: Julat perlawanan penentang mempunyai keterangan tertentu, biasanya antara puluhan ohm hingga puluhan ribu ohm, dan ia tidak mudah untuk dihasilkan jika ia terlalu tinggi atau terlalu rendah.

4: Kapansansi biasanya tidak melebihi 100pF, dan kapansator besar tidak mudah untuk dihasilkan. Adapun induktan, ia terbatas kepada nilai yang sangat kecil dan perlu dihindari sebanyak mungkin.

5: Nilai-p bagi tabung npn longitudinal adalah relatif besar, sementara nilai-p bagi tabung pnp transverse adalah sangat kecil, tetapi persatuan pn melawan tensi tinggi. Among various integrated components, longitudinal NPN transistors occupy a small area and perform well, while resistors and capacitors occupy a large area and have a narrow range.

Prinsip Lingkaran Integrat Analog

Dalam teknologi maklumat, litar integrasi digital bermain peran utama dalam memproses maklumat yang dibawa oleh isyarat digital, yang mengambil nilai yang jelas dalam terma masa dan kuantiti. Namun, perubahan masa dan kuantiti isyarat dalam sifat berterusan, seperti bunyi angin, aliran air, dll. isyarat ini dipanggil Isyarat Analog. Dengan sebab itu, litar yang digunakan untuk memproses isyarat analog dipanggil litar analog, sementara litar integrasi yang digunakan untuk memproses isyarat analog dipanggil litar integrasi analog. Sirkuit digital tidak dapat berinteraksi secara langsung dengan sifat, hanya untuk kesenangan pemprosesan atau penghantaran. Untuk menggunakan keseluruhan keuntungan sistem digital, isyarat analog pertama kali diubah menjadi isyarat digital, input ke sistem digital modern dengan kapasitas tinggi, kelajuan tinggi, kemampuan anti-gangguan kuat, dan kerahasiaan yang baik, dan kemudian diubah semula ke output isyarat analog.

Pemutara litar terintegrasi ialah transistor, dan litar terintegrasi analog bukanlah pengecualian. Namun, mereka menggunakan kesan amplifikasi transistor, sementara litar integrasi digital menggunakan kesan penukaran kristal. Kebanyakan sirkuit integrasi analog awal digunakan transistor sambungan bipolar. Kerana dewasa teknologi CMOS, ia melebihi kelemahan kelajuan perlahan sirkuit CMOS awal dan mempunyai kelebihan konsumsi kuasa rendah dan penataran proses yang sesuai (proporsi sama CMOS dikurangkan). Sekarang sirkuit integrasi analog dan sirkuit integrasi digital-analog (sirkuit digital dan sirkuit analog integrasi) juga biasanya direka dan dilaksanakan menggunakan CMOS.

Klasifikasi Ciri Integrat Analog

Produk sirkuit integrasi analog dibahagi ke tiga kategori: kategori pertama ialah sirkuit-tujuan umum, seperti penambah operasi, penambah, loop-kunci fasa, penapis aktif, dan transformasi analog-ke-digital dan analog-ke-digital; Jenis kedua ialah siri sirkuit integrasi khusus, seperti sistem audio, penerima televisyen, rekod video, dan sistem komunikasi; Jenis ketiga ialah sistem terintegrasi cip tunggal, seperti penghantar cip tunggal, penerima cip tunggal, dll.

Aplikasi Ciri Integrat Analog

Sirkuit asas sirkuit integrasi analog termasuk sumber semasa, penyampai tahap tunggal, penapis, sirkuit balas balik, sirkuit cermin semasa, dll. Sirkuit asas tahap tinggi yang terdiri daripadanya adalah penyampai operasi dan perbandingan, sementara sirkuit tahap tinggi termasuk sirkuit kondensator ditukar, sirkuit terkunci fasa, ADC/DAC, dll. Menurut hubungan balas antara isyarat output dan input, litar integrasi analog boleh dibahagi lagi ke dua kategori: litar integrasi linear dan litar integrasi bukan linear.

Balasan antara isyarat output dan input pertama biasanya linear, dan bentuk isyarat output sama dengan isyarat input, kecuali ia ditambah dan ditambah dengan koeficien tetap. Balasan isyarat output sirkuit integrat bukan linear kepada isyarat input menunjukkan hubungan bukan linear, seperti hubungan kuasa dua, hubungan logaritmi, dll., jadi ia dipanggil sirkuit bukan linear. Sirkuit biasa bukan linear termasuk oscilator, pemasa, sirkuit loop terkunci fasa, dll. Aplikasi biasa sirkuit integrasi analog dipaparkan dalam figur berikut. Isyarat alam luaran yang dikumpulkan oleh pelbagai sensor atau antena, seperti suhu, kelembapan, optik, piezoelektrik, dan akustik, are preprocessed by analog circuits and converted into appropriate digital signals for input into the digital system; Isyarat yang diproses oleh sistem digital kemudian diproses melalui sirkuit analog dan diubah menjadi isyarat analog seperti bunyi, imej, dan gelombang radio untuk output.

Bagaimana mengendalikan isyarat analog dalam rancangan PCB?

Kerana sifat terus menerus isyarat analog, perubahan tegangan mempunyai kesan yang signifikan pada isyarat analog, dan isyarat analog pada akhirnya adalah isyarat tegangan. Therefore, it is usually necessary to thicken the wiring to 10-15mil in conventional PCB design.

Kedua, kemampuan anti-gangguan isyarat analog adalah relatif lemah, jadi isolasi dan tanah rujukan perlu dipertimbangkan. Isolation first involves separating the digital area from the analog area and separating the digital and analog areas to avoid cross-talk between them.

Sirkuit integrasi analog adalah peranti elektronik yang sangat penting yang boleh menyelesaikan pelbagai tugas pemprosesan isyarat dan mempunyai aplikasi luas dalam pelbagai medan.