Zasnova in aplikacije analognih integriranih vezij

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Integrirano vezje imenujemo tudi monolitno integrirano vezje, čip, mikročip in IC lahko definiramo kot niz elektronska vezja z milijoni uporov so kondenzatorji, tranzistorji in drugi sestavni deli integrirani na polprevodniški ploščici ali majhni plošči polprevodniškega materiala, na splošno silicija. Običajno je vsak električni in elektronski pripomoček, ki ga uporabljamo v vsakdanjem življenju, aplikacija integriranih vezij. Čeprav so IC-ji sestavljeni iz več milijard tranzistorjev in drugih komponent, vendar so kljub temu manjši, zelo kompaktni. Z napredovanjem v IC tehnologija širina prevodne črte v integriranem vezju se zmanjša na deset nanometrov.

Vrste IC

Vrste IC



Obstajajo različne vrste IC v prvi vrsti so IC razvrščeni v dve vrsti, kot so analogna integrirana vezja in digitalna integrirana vezja. V tem članku kot poseben primer razpravljamo o zasnovi in ​​aplikacijah analognih integriranih vezij.


Analogna integrirana vezja

Analogna IC

Analogna IC



Analogna integrirana vezja so bila pred izumom mikroprocesorjev in drugih orodij za načrtovanje odvisna od programske opreme zasnovana predvsem z uporabo ročnih izračunov in delov procesnih kompletov. Za načrtovanje se uporablja analogna zasnova integriranega vezja operacijski ojačevalniki , linearni regulatorji, oscilatorji, aktivni filtri in fazno zaklenjene zanke. Parametri polprevodnikov, kot so odvajanje moči, ojačanje in upor, so bolj zaskrbljeni pri načrtovanju analognega integriranega vezja.

Zasnova analognega integriranega vezja

Postopek načrtovanja analognih IC vključuje načrtovanje sistema, načrtovanje vezij, načrtovanje komponent, simulacije vezij, sistemske simulacije, načrtovanje postavitve integriranega vezja, medsebojno povezovanje, preverjanje, izdelava, odpravljanje napak naprave, odpravljanje napak vezja, odpravljanje napak sistema. Digitalno načrtovanje IC je mogoče avtomatizirati, vendar je načrtovanje analognih integriranih vezij zelo težko, zahtevno in ga ni mogoče avtomatizirati.

Praktična zasnova analognega integriranega vezja vključuje naslednje korake:

Postopek načrtovanja analognega integriranega vezja

Postopek načrtovanja analognega integriranega vezja

Sistem ravni bloka

Predvsem se uresničujejo ideje za načrtovanje zasnove ravni bloka za želeno analogno integrirano vezje. Različni bloki so zasnovani in povezani tako, da dobimo popoln sistem nivoja blokov.


Vezje na ravni komponente

Na podlagi sistema nivoja bloka se uporabljajo in povezujejo različni primerni sestavni deli, ki tvorijo vezje nivoja komponent. Z uporabo tega vezja kot osnovnega vezja za analogno zasnovo IC se uporablja za simulacijo.

Preverjanje vezja na ravni komponente

Za preverjanje se uporablja vezje ravni komponent. Ta zasnova vezja je simulirana in na podlagi rezultatov simulacij je preverjeno vezje ravni komponent analognega integriranega vezja.

Postavitev integriranega vezja

Po preverjanju komponentnega vezja analognega integriranega vezja z uporabo simulacij. Postavitev analognega integriranega vezja je zasnovana s fizičnim prevajanjem. Tako je zasnovana analogna postavitev integriranega vezja.

Izdelava IC

Izdelava analognih integriranih vezij vključuje več korakov, kot je ustvarjanje polprevodniških rezin iz polprevodniškega materiala (ali lahko uporabimo neposredno polprevodniške rezine). Vključevanje različnih električne in elektronske komponente kot so upori, tranzistorji itd. na plošči in pakiranje čipa, da tvori paket IC.

Preskušanje in razhroščevanje IC

Nato se analizira integrirano vezje in odpravi napake za preverjanje rezultatov z ocenjenimi rezultati. Nato je prototip IC zasnovan in uporabljen za karakterizacijo integriranega vezja, ocenjevalna plošča pa za ocenjevanje analognega integriranega vezja.

Zasnova analognega integriranega vezja operacijskega ojačevalnika

Shema komponentnega nivoja analogne zasnove integriranega vezja operacijskega ojačevalnika IC 741 je prikazana na spodnji sliki. Sestavljen je iz uporov in tranzistorjev, integriranih na čipu.

Diagram ravni komponent analognega internega vezja Op-Amp IC 741

Diagram ravni komponent analognega internega vezja Op-Amp IC 741

Barvne škatle predstavljajo: oris ojačevalnika modrega diferenciala, ojačevalnik magenta-napetosti (zarisan cian-izhodni nivo in oris zelenonapetostnega preklopnika) oris modro-zelenega ojačevalnika, oris rdečega toka.

Aplikacije analognega integriranega vezja

Obstajajo različni primeri za zasnove analognih integriranih vezij, kot so vezja za upravljanje moči, operacijski ojačevalniki in senzorji, ki se uporabljajo z neprekinjenimi signali za izvajanje funkcij, kot so aktivno filtriranje, porazdelitev moči za komponente s čipom, mešanje itd.

Uporaba analogne IC za aktivno filtriranje

Analogna zasnova integriranega vezja se uporablja za aktivno filtriranje. Uporablja se aktivni filter ali analogni elektronski filter aktivne elektronske komponente kot ojačevalniki, ki se uporabljajo za izboljšanje zmogljivosti in predvidljivosti filtra z izogibanjem zajetni in dragi induktorji.

Obstajajo različne konfiguracije aktivnega filtra (elektronska topologija filtra), ki vključuje filter s solno tipko , spremenljivi filtri stanja, več povratnih filtrov itd.

Uporaba analogne IC za vezje za upravljanje napajanja

Pri zasnovi analognega integriranega vezja (ali katerega koli integriranega vezja) vse električne in elektronske komponente, ki se uporabljajo in integrirajo za načrtovanje integriranega vezja, potrebujejo moč. Ta potrebna električna energija se porazdeli na komponente na čipu z mrežo vodnikov, zasnovanih na čipu. Vezje za upravljanje napajanja vključuje analizo in načrtovanje tovrstnih omrežij (omrežje vodnikov), ki se uporabljajo za distribucijo moči znotraj vezja.

Uporaba analogne IC za mešanje frekvenc

Frekvenčni mešalnik, imenovan tudi mešalnik (nelinearno električno vezje), je analogna zasnova integriranega vezja, ki se uporablja za mešanje frekvenc. Mešanje frekvence lahko definiramo kot ustvarjanje nove frekvence iz dveh različnih signalov, ki se nanašata na vezje. Uporabljajo se tudi za preusmeritev signalov iz enega frekvenčnega območja v drugega.

Uporaba analogne IC kot operacijskega ojačevalnika

IC 741 Op-amp

IC 741 Op-amp

Operacijski ojačevalnik, prikazan na zgornji sliki, je najboljši temeljni modul v zasnovi analognih integriranih vezij. Obstajajo različne vrste operacijskih ojačevalnikov, vendar je IC 741 Op-Amp najpogostejši operacijski ojačevalnik v mnogih aplikacijah. Enostavno razmerje med vhodno / izhodnim (I / O) op-amp-om je razlog za uporabo op-amp-a v zasnovi analognih integriranih vezij.

Vezje za varčevanje z energijo Edgefxkits.com

Vezje za varčevanje z energijo Edgefxkits.com

Varčevanje z energijo za industrijo in komercialne ustanove je aplikacija enega od analognih načrtov integriranih vezij, in sicer IC 741 op-amp. Da bi zmanjšali izgubo moči v industriji, se uporabljajo ranžirni kondenzatorji za zagotavljanje kompenzacije faktorja moči. Faktor moči lahko definiramo kot razmerje med dejansko ali aktivno močjo in navidezno močjo ali vsoto aktivne in jalove moči .

Ko se faktor moči zmanjša, je za izpolnitev potrebe po obremenitvi potrebnega več energije. Tako se bo učinkovitost zmanjšala, stroški (račun za moč) pa se bodo povečali. V tem sistemu imata ničelni napetostni impulz in ničelni trenutni impulz časovni zamik med seboj, ki ga primerno generirata vezja operacijskih ojačevalnikov v primerjalnem načinu. Ti se napajajo na dva prekinitvena zatiča 8051 mikrokrmilnik , ki prikazuje izgubo moči zaradi induktivne obremenitve LCD-ja.

Blok diagram sheme varčevanja z energijo avtorja Edgefxkits.com

Blok diagram sheme varčevanja z energijo avtorja Edgefxkits.com

Napetost na potencialnem transformatorju se napaja na operacijski ojačevalnik, ki deluje kot detektor prehoda V, tok na tokovnem transformatorju pa na operacijski ojačevalnik, ki deluje kot detektor I. prehoda nič. Izhodi teh operacijskih ojačevalnikov so podani na 8051 mikrokrmilnik ki krmili sprožitev relejev preko relejske IC gonilne enote za priključitev ranžirnih kondenzatorjev v vezje, da se izgubi nič.

Ali poznate aplikacije analognih integriranih vezij? Vas prosimo, da delite svoje tehnično znanje in dvome glede električnih in elektronski projekti tako, da objavite svoje komentarje v spodnjem oddelku za komentarje.