Подложка ИС - Имитационные интегральные схемы и обработка сигналов

Имитационные интегральные схемы в основном относятся к интегральным схемам, состоящим из конденсаторов, резисторов, транзисторов и т. Д. Интегрированная обработка аналоговых сигналов. Существует много аналоговых интегральных схем, таких как операционные усилители, аналоговые множители, цепные кольца, чипы управления питанием и т. Д. Основные компоненты аналоговых интегральных схем включают усилители, фильтры, схемы обратной связи, схемы эталонного источника, схемы переключателя конденсаторов и т. Д.

аналоговая ИС

Свойства аналоговых ИС

По сравнению с цифровыми интегральными схемами, специальные элементы в аналоговых интегральных схемах имеют свои особенности с точки зрения использования компонентов и структуры схемы.

1: Точность отдельных компонентов не очень высока и сильно зависит от температуры. Тем не менее, компоненты, изготовленные с использованием одного и того же процесса на одной и той же кремниевой пластине, имеют относительно одинаковые характеристики или лучшую симметрию компонентов.

2: Поскольку элементы в цепи сосредоточены на одном и том же кремниевом пластине и очень близки друг к другу, разница температур невелика, а температурные характеристики одного и того же типа элементов одинаковы, поэтому температурная симметрия хороша.

3: Диапазон сопротивлений резисторов имеет определенные ограничения, обычно между десятками и десятками тысяч Ом, слишком высокий или слишком низкий не легко изготовить.

4: ёмкость обычно не превышает 100 pF, большие конденсаторы нелегко изготовить. Что касается индуктивности, то она ограничена очень маленькими значениями, которых следует избегать по возможности.

5: Продольные npn - трубки имеют относительно большое p значение, в то время как поперечные pnp - трубки имеют небольшое p значение, но их pn - переходы имеют более высокое давление. Среди различных интегральных элементов продольные транзисторы NPN занимают небольшую площадь и хорошо работают, в то время как резисторы и конденсаторы занимают большую площадь и узкий диапазон.

принцип аналоговой ИС

В информационных технологиях цифровые интегральные схемы играют ведущую роль в обработке информации, передаваемой цифровыми сигналами, которые имеют дискретные значения как по времени, так и по количеству. Однако временные и количественные изменения сигналов в природе являются непрерывными, например, звук ветра, поток воды и т. Д. Эти сигналы называются аналоговыми сигналами. Соответственно, схемы, используемые для обработки аналоговых сигналов, называются аналоговыми схемами, а интегральные схемы, используемые для обработки аналоговой информации, называются аналоговыми интегральными схемами. Цифровые схемы не могут напрямую взаимодействовать с природой только для удобства обработки или передачи. Чтобы в полной мере использовать преимущества цифровой системы, аналоговые сигналы сначала преобразуются в цифровые сигналы и вводятся в современные цифровые системы с большой емкостью, быстрой скоростью, сильной помехоустойчивостью и хорошей конфиденциальностью, а затем преобразуются в аналоговые выходы сигналов.

Главный герой интегральных схем - транзистор, и аналоговые интегральные схемы не являются исключением. Однако они используют эффект усиления транзистора, в то время как цифровые интегральные схемы используют эффект переключателя кристалла. Большинство ранних аналоговых интегральных схем использовали биполярные кристаллические трубки. Благодаря зрелости технологии CMOS, она преодолевает недостатки более ранних медленных схем CMOS и имеет преимущества низкого энергопотребления и удобного обновления процесса (уменьшая эквивалентное соотношение CMOS). В настоящее время аналоговые интегральные схемы и цифровые гибридные интегральные схемы (цифровые и аналоговые интегральные схемы, интегрированные вместе) также обычно проектируются и реализуются с использованием CMOS.

Классификация аналоговых ИС

Продукты аналоговых интегральных схем делятся на три категории: первая категория - это универсальные схемы, такие как операционные усилители, множители, блокирующие кольца, активные фильтры и модульные и модульные преобразования; Вторая категория - специализированные серии ИС, такие как аудиосистемы, телевизионные приемники, видеомагнитофоны и системы связи; Третья категория - это монолитные интегрированные системы, такие как монолитные передатчики, монолитные приемники и т. Д.

Применение аналоговых интегральных схем

Основные схемы аналоговых интегральных схем включают в себя источник тока, одноступенчатый усилитель, фильтр, схему обратной связи, схему токового зеркала и т. Д. Основополагающими схемами, состоящими из них, являются операционные усилители и компараторы, верхние схемы включают коммутационные конденсаторные схемы, фазосное кольцо, ADC / DAC и т. Д. В зависимости от отношения отклика между выходным и входным сигналами аналоговые интегральные схемы могут быть дополнительно разделены на две категории: линейные интегральные схемы и нелинейные интегральные схемы.

Реакция между выходным и входным сигналами первого обычно линейна, а форма выходного сигнала похожа на форму входного сигнала, за исключением того, что он усиливается и усиливается фиксированным коэффициентом. Реакция выходного сигнала нелинейной интегральной схемы на входной сигнал показывает нелинейные отношения, такие как квадратные отношения, логарифмические отношения и т. Д. Поэтому его называют нелинейной схемой. Обычные нелинейные схемы включают генераторы, таймеры, цепи с замкнутым кольцом и т. Д. Типичное применение аналоговых интегральных схем показано на рисунке ниже. Внешние естественные сигналы, собираемые различными датчиками или антеннами, такие как температура, влажность, оптика, пьезоэлектричество и акустика, Предварительная обработка аналоговой схемой и преобразование соответствующего цифрового сигнала для ввода в цифровую систему; Обработанные цифровой системой сигналы обрабатываются аналоговыми схемами и преобразуются в аналоговые сигналы, такие как звук, изображение и радиоволны для выхода.

Как обрабатываются аналоговые сигналы при проектировании PCB?

Из - за непрерывности аналогового сигнала изменение напряжения оказывает значительное влияние на аналоговый сигнал, и аналоговый сигнал в конечном итоге является сигналом напряжения. Поэтому в традиционной конструкции ПХБ обычно требуется утолщение проводки до 10 - 10 миль.

Во - вторых, аналоговые сигналы имеют относительно низкую помехоустойчивость, поэтому следует учитывать изоляцию и опорные точки. Изоляция включает в себя, прежде всего, разделение цифровых и аналоговых областей, а также разделение цифровых и аналоговых областей, чтобы избежать помех между ними.

Имитационные интегральные схемы являются очень важным электронным устройством, которое может выполнять различные задачи обработки сигналов и имеет широкий спектр применений в различных областях.