PCB Блог - В чем разница между аналоговой и цифровой IC?

IC - это общее название полупроводниковых компонентов. В зависимости от своих функций IC можно разделить на цифровые IC, аналоговые IC, микроволновые IC и другие IC.

Цифровой IC - это IC для передачи, обработки и обработки цифровых сигналов. Это самый широко используемый и быстро растущий вид интегральных схем в последние годы. Он может быть разделен на универсальную цифровую IC и специальную цифровую IC.

Моделирующий IC - это IC, который обрабатывает непрерывные естественные аналоговые сигналы (например, свет, звук, скорость и температура). Моделирование IC в зависимости от его применения можно разделить на стандартный аналоговый IC и специальный аналоговый IC. При техническом разделении аналоговые IC можно разделить на линейные IC, которые обрабатывают только аналоговые сигналы, и гибридные IC, которые одновременно обрабатывают аналоговые и цифровые сигналы.

Стандартные аналоговые IC включают усилители, регуляторы напряжения и эталонные сравнения, сигнальные интерфейсы, преобразование данных, компараторы и другие продукты; Специальные аналоговые интегральные схемы в основном используются в четырех областях: связь, автомобили, компьютерное периферийное оборудование и потребительская электроника.

Краткое описание различий между ними:

Цифровые схемы IC - это устройства, которые обрабатывают цифровые сигналы, такие как ЦП, логические схемы и т. Д. Имитационная схема IC - это устройство, которое обрабатывает и поставляет аналоговые сигналы, такие как операционные усилители, линейные стабилизаторы напряжения, источники опорного напряжения и т. Д. Все они являются аналоговыми IC. Сигналы, обрабатываемые аналоговыми IC, являются непрерывными и могут быть преобразованы в синусоидальные волны для изучения, в то время как цифровые IC обрабатывают прерывистые сигналы, все из которых являются импульсными квадратными волнами.

Различные цифровые устройства имеют разные производственные процессы и поэтому требуют различного напряжения питания, поэтому больше требуется аналоговая технология управления питанием. С развитием цифровых технологий аналоговые технологии распределены вокруг цифровых технологий и неотделимы от цифровых технологий. Ниже приводится сравнение цифровых и аналоговых технологий.

Давайте объясним разницу между аналоговой и цифровой IC из четырех характеристик аналоговой IC.

Жизненный цикл может достигать 10 лет.

Цифровые интегральные схемы подчеркивают отношение скорости к стоимости. Цифровой IC предназначен для достижения целевой скорости при минимальных затратах. Дизайнеры должны постоянно использовать более эффективные алгоритмы для обработки цифровых сигналов или использовать новые процессы для улучшения интеграции и снижения затрат. Таким образом, жизненный цикл цифровых IC очень короткий, около 1 - 2 лет.

Моделирование IC подчеркивает высокое отношение сигнала к шуму, низкие искажения, низкое энергопотребление, высокую надежность и стабильность. Как только продукт достигает целей дизайна, он имеет долгосрочную жизнеспособность.

Существует много аналоговых продуктов IC с жизненным циклом более 10 лет. Например, звуковой операционный усилитель NE5532 является одним из наиболее часто используемых IC с увеличением звука с момента его появления в конце 1970 - х годов. Почти 50% мультимедийных динамиков используют NE5532, срок службы которых превышает 25 лет. Из - за длительного срока службы цены на аналоговые IC обычно ниже.

2. Специальные процессы, менее CMOS - процессы

Большинство цифровых интегральных схем используют технологию CMOS, в то время как аналоговые интегральные схемы редко используют технологию CMOS. Поскольку аналоговые IC обычно требуют высокого напряжения или высокого тока для привода других компонентов, технология CMOS имеет плохую приводную способность. Кроме того, ключом к моделированию IC является низкое искажение и высокое отношение сигнала и шума, которые относительно легко реализовать при высоком напряжении. Технология CMOS в основном используется в условиях низкого напряжения ниже 5 В и постоянно развивается в направлении низкого напряжения.

Таким образом, аналоговые IC использовали биполярный процесс на ранней стадии, но биполярный процесс был энергоемким, поэтому процесс BiCMOS снова появился, сочетая преимущества биполярного процесса с процессом CMOS. Кроме того, существует процесс CD, который объединяет процесс CMOS с процессом DMOS. Процесс BCD сочетает в себе преимущества биполярных, CMOS и DMOS процессов. В высокочастотном поле также присутствуют процессы SiGe и GaAS. Эти специальные процессы требуют сотрудничества с заводом и знакомства с дизайнерами, в то время как дизайнеры цифровых IC в основном не должны учитывать технологические проблемы.

Тесная связь с компонентами

Моделирование IC должно иметь хорошие характеристики усиления тока, характеристики малого тока, частотные характеристики и т. Д. во всей линейной рабочей области; Из - за необходимости технических характеристик в конструкции часто необходимо учитывать симметричную структуру компоновки компонентов и форму соответствия параметров компонентов; Моделирование IC также должно иметь низкий уровень шума и низкое искажение. Резисторы, конденсаторы и индукторы создают шум или искажения, и дизайнеры должны учитывать влияние этих компонентов.

Для цифровых схем, где нет шума и искажений, дизайнерам цифровых схем вообще не нужно учитывать эти факторы. Кроме того, из - за технологических ограничений аналоговые схемы должны быть спроектированы с резисторами и конденсаторами или без них, особенно резисторами высокого сопротивления и конденсаторами большой емкости, чтобы улучшить интеграцию и снизить затраты.

Кроме того, необходимо учитывать расположение некоторых радиочастотных IC на PCB, что не учитывается при проектировании цифровых IC. Поэтому разработчики аналоговых IC должны быть знакомы практически со всеми электронными компонентами.

4.Меньше вспомогательных инструментов, длительный цикл тестирования

Дизайнеры моделирования IC требуют всесторонних знаний и долгосрочного опыта. Разработчики аналоговых IC должны быть знакомы с производственными процессами и процессами IC и кристаллических кругов, а также с электрическими и физическими характеристиками большинства компонентов. Как правило, немногие дизайнеры знакомы с производственными процессами и процессами IC и кристаллических кругов. С точки зрения опыта, для моделирования IC дизайнерам требуется не менее 3 - 5 лет опыта, а для хорошего моделирования IC дизайнерам требуется 10 или более лет опыта.

Существует очень мало вспомогательных инструментов для моделирования IC - дизайна, и доступных инструментов EDA намного меньше, чем цифровых IC - дизайнов. Из - за большого энергопотребления аналоговой IC, с большим количеством вовлеченных факторов, и аналоговой IC должен поддерживать высокую стабильность, длительный цикл сертификации. Кроме того, испытательный цикл моделирования IC длинный и сложный.

Некоторые аналоговые продукты IC требуют специальных процессов и упаковки, которые должны быть разработаны совместно с заводами по производству кристаллов, такими как процесс BCD и процесс высокого давления 30V. Кроме того, некоторые продукты требуют упаковки на уровне WCPS.