Analoge integrierte Schaltung:Warum Sie sie brauchen

Die analoge integrierte Schaltung ist eine der Kategorien des IC. Darüber hinaus ist es eine grundlegende Komponente der meisten elektronischen Geräte.

Sie finden diese Art von IC beispielsweise in den meisten Unterhaltungselektronikgeräten. Wieso den? Weil der IC digitalen Geräten, Computern, Mobiltelefonen usw. hilft, zu funktionieren.

Außerdem ist dieser IC für Breitbandsignale und andere Anwendungen mit höherer Leistung nützlich. Hervorragende Beispiele für diesen IC sind also der 555-Timer, Operationsverstärker, Sensoren usw.

Das Gerät gilt jedoch nicht für alle elektronischen Geräte. Daher haben wir diesen Artikel erstellt, um die analoge integrierte Schaltung zu diskutieren. So erfahren Sie, was es ist, warum Sie es brauchen und vieles mehr.

Machen wir weiter!

Was ist ein analoger integrierter Schaltkreis?

Analoger integrierter Schaltkreis skizzieren

Quelle:Wikimedia Commons

Dieses Gerät ist eine Hauptkomponente der meisten elektronischen Geräte. Darüber hinaus hilft es, Signale zu handhaben, die frei von Null (Null) bis zur vollen Versorgungsspannung laufen können.

Außerdem hat die Schaltung normalerweise zwei Eingänge; Ein Eingang ist positiv, während der andere negativ ist. Außerdem ist jeder der Eingänge nicht-invertierend bzw. invertierend.

Weiterhin sind die Komponenten, die eine analoge integrierte Schaltung bilden:

• Kondensatoren
• Widerstände
• Halbleiter
• Induktoren

So können Sie das Gerät zum Entwerfen verwenden:

• Operationsverstärker
• Oszillatoren
• Aktive Filter
• Linearregler
• Software-Phasenregelkreise

Aber es ist wichtig, Halbleiterparameter wie Widerstand, Verlustleistung und Leistungsverstärkung zu berücksichtigen.

Mit anderen Worten, die analoge integrierte Schaltung funktioniert, indem sie verschiedene analoge Eingaben wie Wärme, Ton und Licht ändert. Außerdem wandelt es sie zur Verarbeitung in digitale Signale und Nullen um. Darüber hinaus haben analoge integrierte Schaltungen eine längere Lebensdauer als elektronische Geräte.

Warum brauchen Sie analoge Elektronik?

Analoger integrierter Schalter

Quelle:Wikimedia Commons

Auch wenn sich die Dinge in der Elektronikindustrie weiterentwickelt haben, ist Analog immer noch stark im Kommen. Zweifellos sind die meisten Dinge digital, aber es ist bequemer, Zahlen in einem binären System numerisch darzustellen. Zum Beispiel ist es einfacher, „1“ und „0“ als „EIN“ und „AUS“ in Beziehung zu setzen.

Im Gegensatz zum digitalen IC-Design erfordert das analoge IC-Design also mehr Fokus auf:

• Jeder Stromkreis
• Die genauen Merkmale des Transistors
• Die Größe

Der Grund ist einfach. Heutzutage sind die meisten Geräte digital, sodass Designer von analogen ICs gezwungen sind, mit Prozessmerkmalen und -beschränkungen zu arbeiten. Wieso den? Weil die Prozessmerkmale und Einschränkungen besser für digitale ICs geeignet sind.

Designspezifikation für Analog-IC

Analog zu digitalen ICs sollten analoge Designer mit einer Reihe von Funktionen und Spezifikationen beginnen. Anschließend verwenden sie funktionierende und aktive Modelle für die verschiedenen Funktionen, um die Beschränkungen analoger ICs herunterzuskalieren.

Dann kommen sie mit:

• Prozessfunktionen
• Typ
• Gerätegröße

In den meisten Fällen enthält es also:

• Hinzufügen von Kondensator- und Induktortechnologien
• Die Standardzahl für die integrierten und untergeordneten Schaltungen
• Transistorauswahl treffen

Außerdem können Sie High-Level-Simulationen erstellen und sogar die Einschränkungen der Unterblöcke mit einem HDL wie VHDL-AMS darstellen.

Der Design-Flow für analoge ICs

Hier sind die Schritte, die für ein analoges IC-Design erforderlich sind:

1. Spezifikation des Designs

• Prüfstandsentwicklung
• Topologien
• Einschränkungen
• Spezifikationen

2. Fließschematisches Design

• Schaltungssimulation und -optimierung
• Schaltplaneintrag auf Schaltungsebene
• HDL-Spezifikation blockieren
• Architektur-HDL-Simulation
• Schemaeintrag auf Systemebene

3. Somatischer Fluss

• Tape-out
• Post-Layout-Simulation
• Parasitäre Extraktion
• Layout versus Schaltplan (LVS)
• Designregelprüfung (DRC)
• PCell-basierter Layouteintrag

Entwurf analoger integrierter Schaltungen

Ein einfaches analoges IC-Design

Quelle:Erklären Sie das Zeug

Tatsächlich gibt es einen Prozess, den Sie befolgen müssen, um ein analoges IC-Design zu entwickeln. Außerdem umfasst das Verfahren Folgendes in keiner bestimmten Reihenfolge:

• Schaltungssimulationen
• Systemdesign
• Schaltungsdesign
• Schaltungs-Debug
• Systemdebug
• Verifizierung
• Systemsimulationen
• Integriertes Schaltungslayoutdesign
• Herstellung
• Verbinden
• Komponentendesign
• Geräte-Debugging

Aber der praktische Aspekt des analogen IC-Designs beinhaltet:

1. Das Block-Level-System

Es ist auch als System auf Zellebene bekannt. Außerdem enthält dieses System die Taktiken, die erforderlich sind, um ein Design auf Blockebene für eine bestimmte integrierte Schaltung zu erstellen. Also, wenn Ihre Designs festgelegt sind, verknüpfen Sie jedes von ihnen, um ein komplettes System auf Blockebene zu bilden.

2. Die Schaltung auf Komponentenebene

Die Komponenten, die Sie hier verwenden, basieren auf den Ergebnissen des Block-Level-Systems.

Wenn Sie also die entsprechenden Komponenten haben, verbinden Sie sie, um die Schaltung auf Komponentenebene zu erstellen. Dann können Sie es als primäre Schaltung Ihres analogen Designs verwenden. Außerdem funktioniert es auch für die Simulation.

3. Schaltung auf Komponentenebene bestätigen

Sie können auch die Schaltung auf Komponentenebene zur Bestätigung verwenden. Dies geschieht jedoch, nachdem Sie das Schaltungsdesign simuliert haben. Mit dem Simulationsergebnis können Sie also die Schaltung auf Komponentenebene des analogen ICs verifizieren.

4. Erstellung von IC

Tatsächlich müssen mehrere Schritte befolgt werden, um analoge integrierte Schaltungen zu erstellen. Zunächst einmal können Sie damit beginnen, Halbleitermaterialien zur Herstellung des Halbleiterwafers zu verwenden. Oder Sie erhalten einen fertigen Halbleiterwafer.

Anschließend können Sie dem Wafer verschiedene elektronische Komponenten wie Transistoren, Kondensatoren, Widerstände usw. hinzufügen. Dann können Sie den Chip verpacken, der den Paket-IC bildet.

5. Testen und Debuggen von IC

In diesem Stadium können Sie die analoge integrierte Schaltung testen. Sie können es auch debuggen, um die Überprüfungs- und geschätzten Ergebnisse zu vergleichen. Wenn also alles gut aussieht, fahren Sie mit dem Design des IC-Prototyps fort. Verwenden Sie dann den Prototyp, um das Evaluierungsboard und den integrierten Schaltkreis zu charakterisieren.

Was ist der Unterschied zwischen analogem und digitalem IC?

Die folgende Tabelle fasst den Unterschied zwischen dem analogen und dem digitalen IC zusammen:

Analog-ICS	Digitale ICs
Der analoge oder lineare IC arbeitet mit einem ständig variierenden Signal – bezüglich der Zeit.	Der digitale oder nichtlineare IC arbeitet mit binären Signalen.
Die Anforderungen an das analoge IC-Design sind weitreichend im Vergleich zu den digitalen ICs.	Die Designanforderungen für digitale ICs sind im Vergleich zu analogen ICs weniger radikal.
Einige Anwendungen des analogen IC umfassen Oszilloskope, Radargeräte, Flugzeuge, PLL, Raumfahrt usw.	Einige Anwendungen des digitalen IC umfassen Taschenrechner, Uhren, Mikroprozessoren, Digitaluhren, Computer usw.
Sie können die kommerzielle Version des analogen IC als Mikrowellenverstärker, Spannungskomparator, Regler, Spannungsvervielfacher usw. erhalten.	Digitale ICs sind im Handel als Register, Analog-Digital-Chips, Zähler, Digital-Analog-Chips, Flip-Flops, Mikroprozessorchips, Logikgatter usw. erhältlich.
Es hat weniger Transistoren im Vergleich zum digitalen IC.	Die digitalen ICs haben im Vergleich zu den analogen ICs mehr Transistoren.
Der analoge IC hat Ausgänge und Eingänge, die einen kontinuierlichen Wertebereich verarbeiten können. Außerdem ist das Ergebnis proportional zur Information.	Der digitale IC hat zwei Spannungen (Eingang und Ausgang) mit zwei möglichen Werten – ohne dazwischenliegende Pegel.

Anwendungen der analogen integrierten Schaltung

Sie können die analoge integrierte Schaltung in den folgenden Anwendungen anwenden:

1. Stromverwaltungsschaltung

Wenn Sie sich das Design des analogen ICs genau ansehen, werden Sie feststellen, dass alle seine Komponenten Strom benötigen. Außerdem können Sie das Leiternetzwerk (Power-Management-Schaltung) auf den On-Chip-Komponenten verwenden, um die notwendige elektrische Leistung zu liefern, die auf dem Chip entwickelt wurde.

Energieverwaltungsschaltkreis

Quelle:Wikimedia Commons

Auch die Energieverwaltungsschaltung (Leiternetzwerk) entwirft und analysiert die gelieferte Leistung innerhalb der Schaltung.

2. Frequenzmischung

Tatsächlich werden beim Frequenzmischen zwei unterschiedliche Signale verwendet, die an eine Schaltung angelegt werden, um eine neue Frequenz zu erhalten. Sie können also einen Frequenzmischer aus der analogen integrierten Schaltung erhalten. Sie können den Frequenzmischer auch verwenden, um Signalformen in einem anderen Frequenzbereich zu ändern.

3. Aktive Filterung

Natürlich reicht der analoge IC für eine aktive Filterung aus. Dies geschieht auch durch die Verwendung aktiver elektronischer Komponenten – um die Leistung zu steigern. Der Filter sollte also einen teuren und sperrigen Induktor verhindern. Darüber hinaus gibt es verschiedene Konfigurationen des aktiven Filters, wie z. B. mehrere Feedback-Filter, Sallen-Key-Filter usw.

Schlussworte

Die analoge integrierte Schaltung ist ein Gerät, das aus einem Halbleiterwafer mit der Verbindung von Komponenten besteht. Interessanterweise ist dieser IC-Typ zuverlässig und kostengünstig, und das Gerät ist ideal für professionelle Schaltungsdesigner, Bastler und Studenten.

Haben Sie die analoge integrierte Schaltung verwendet? Oder brauchen Sie Hilfe, um das Beste für Ihr Projekt zu finden? Bitte zögern Sie nicht uns zu kontaktieren.