Integrovaný obvod se také nazývá monolitický integrovaný obvod, čip, mikročip a IC lze definovat jako sadu elektronické obvody s miliony odporů, kondenzátorů, tranzistorů a dalších součástek jsou integrovány na polovodičovou destičku nebo malou desku z polovodičového materiálu, obvykle křemíku. Každý elektrický a elektronický přístroj, který používáme v každodenním životě, je obvykle aplikací integrovaných obvodů. I když se integrované obvody skládají z několika miliard tranzistorů a dalších komponent, jsou stále menší, velmi kompaktní. S pokrokem v IC technologie šířka vodivého vedení v integrovaném obvodu je snížena na desítky nanometrů.

Typy integrovaných obvodů

Existují různé typy integrovaných obvodů primárně integrované obvody jsou rozděleny do dvou typů, jako jsou analogové integrované obvody a digitální integrované obvody. V tomto článku jako zvláštní případ pojednáváme o návrhu a aplikacích analogových integrovaných obvodů.

Analogové integrované obvody

Analogový IC

Analogové integrované obvody byly primárně navrženy pomocí ručních výpočtů a částí procesní sady před vynálezem mikroprocesorů a dalších softwarově závislých návrhových nástrojů. Pro návrh se používá návrh analogového integrovaného obvodu operační zesilovače , lineární regulátory, oscilátory, aktivní filtry a smyčky fázového závěsu. Polovodičové parametry, jako je ztrátový výkon, zisk a odpor, se více zabývají návrhem analogového integrovaného obvodu.

“k čemu se používají galvanometry ”

Návrh analogového integrovaného obvodu

Proces návrhu analogového IC zahrnuje návrh systému, návrh obvodu, návrh komponent, simulace obvodů, simulace systému, návrh uspořádání integrovaných obvodů, propojení, ověření, výroba, ladění zařízení, ladění obvodů, ladění systému. Návrh digitálních integrovaných obvodů lze automatizovat, ale návrh analogových integrovaných obvodů je velmi obtížný, náročný a nelze jej automatizovat.

Praktický návrh analogového integrovaného obvodu zahrnuje následující kroky:

Proces návrhu analogového integrovaného obvodu

Systém blokové úrovně

Primárně jsou implementovány nápady pro návrh designu na úrovni bloku pro požadovaný analogový integrovaný obvod. Různé bloky jsou navrženy a připojeny k získání úplného systému na úrovni bloků.

Obvod úrovně komponentu

Na základě systému na úrovni bloků se používají a spojují různé vhodné komponenty tak, aby se vytvořil obvod na úrovni komponent. Použitím tohoto obvodu jako základního obvodu pro analogový design IC se používá pro simulaci.

Ověření obvodu na úrovni součásti

Pro ověření se používá obvod na úrovni součásti. Tento návrh obvodu je simulován a na základě výsledků simulací je ověřen obvod na úrovni komponent analogového integrovaného obvodu.

Rozložení integrovaného obvodu

Po ověření obvodu úrovně komponent analogového integrovaného obvodu pomocí simulací. Rozložení analogových integrovaných obvodů je navrženo pomocí fyzického překladu. Je tedy navrženo analogové uspořádání integrovaných obvodů.

Výroba IC

Výroba analogových integrovaných obvodů zahrnuje několik kroků, například vytvoření polovodičové destičky pomocí polovodičového materiálu (nebo lze použít přímo polovodičovou destičku). Integrace různých elektrické a elektronické součástky jako jsou rezistory, tranzistory atd. na destičce a balení čipu do podoby balíčku IC.

Testování a ladění IC

Analogový integrovaný obvod je poté testován a laděn pro jakoukoli kontrolu výsledků s odhadovanými výsledky. Poté je navržen a použit prototyp IC pro charakterizaci integrovaného obvodu a vyhodnocovací deska pro hodnocení analogového integrovaného obvodu.

Návrh analogového integrovaného obvodu operačního zesilovače

Schéma zapojení na úrovni komponent analogového designu integrovaného obvodu operačního zesilovače IC 741 je znázorněno na obrázku níže. Skládá se z rezistorů a tranzistorů integrovaných na čipu.

Schéma úrovně komponent analogového interního obvodu IC 741 Op-Amp

Barevná pole představují: obrysový modrý diferenciální zesilovač, obrysový zesilovač purpurového napětí (obrysový azurový výstupní stupeň a obrysový posunovač úrovně zeleného napětí) obrysový azurový a zelený výstupní zesilovač, obrysový zrcátko červeného proudu.

Aplikace analogového integrovaného obvodu

Existují různé příklady návrhů analogových integrovaných obvodů, jako jsou obvody pro správu napájení, operační zesilovače a senzory, které se používají se spojitými signály pro provádění funkcí, jako je aktivní filtrování, distribuce energie pro komponenty s čipem, směšování atd.

Aplikace analogového IC pro aktivní filtrování

Pro aktivní filtrování se používá design analogového integrovaného obvodu. Využívá se aktivní filtr nebo analogový elektronický filtr aktivní součásti elektroniky jako zesilovače používané ke zlepšení výkonu a předvídatelnosti filtru vyloučením objemného a nákladného induktoru.

Existují různé konfigurace aktivního filtru (topologie elektronického filtru), které zahrnuje filtr sallen-key , stavové proměnné filtry, více filtrů zpětné vazby atd.

Aplikace analogového IC pro obvod řízení napájení

V analogovém designu integrovaných obvodů (nebo v jakýchkoli integrovaných obvodech) vyžadují všechny elektrické a elektronické součásti, které se používají a jsou integrovány k návrhu integrovaného obvodu, napájení. Tato požadovaná elektrická energie je distribuována na součásti čipu pomocí sítě vodičů navržených na čipu. Obvod pro správu napájení zahrnuje analýzu a návrh těchto typů sítí (síť vodičů), které se používají k distribuci energie v obvodu.

Aplikace analogového IC pro frekvenční směšování

Frekvenční směšovač nazývaný také směšovač (nelineární elektrický obvod) je analogový design integrovaného obvodu, který se používá pro frekvenční míchání. Frekvenční směšování lze definovat jako vytvoření nové frekvence ze dvou různých signálů aplikovaných na obvod. Používají se také pro přesouvání signálů z jednoho rozsahu frekvence do druhého.

Aplikace analogového IC jako operačního zesilovače

IC 741 Op-Amp

Operační zesilovač zobrazený na výše uvedeném obrázku je nejlepším základním modulem v designu analogových integrovaných obvodů. Existují různé typy operačních zesilovačů, ale IC 741 Op-Amp je nejčastěji používaným operačním zesilovačem v mnoha aplikacích. Vztah jednoduchého vstupu / výstupu (I / O) operačního zesilovače je důvodem použití operačního zesilovače v designu analogových integrovaných obvodů.

Power Saver Circuit od Edgefxkits.com

Projekt úspory energie pro průmyslová a komerční zařízení je aplikací jednoho z návrhů analogových integrovaných obvodů, konkrétně operačního zesilovače IC 741. Ke snížení ztráty energie v průmyslových odvětvích se pro kompenzaci účiníku používají zkratové kondenzátory. Faktor síly lze definovat jako poměr skutečného výkonu nebo činného k zdánlivému výkonu nebo součet činného a reaktivní síla .

Jak účiník klesá, je zapotřebí více energie k uspokojení požadavku na zátěž. Účinnost se tak sníží a náklady (účty za energii) se zvýší. V tomto systému mají puls nulového napětí a puls nulového proudu mezi nimi časovou prodlevu, která je vhodně generována obvody operačního zesilovače v komparačním režimu. Ty jsou napájeny do dvou přerušovacích kolíků 8051 mikrokontrolér , který zobrazuje ztrátu energie v důsledku indukční zátěže na LCD.

Blokové schéma úsporného obvodu od Edgefxkits.com

Napětí na transformátoru potenciálu se přivádí do operačního zesilovače fungujícího jako detektor přechodu nuly V a proud v transformátoru proudu se přivádí do operačního zesilovače fungujícího jako detektor přechodu nuly I. Výstupy těchto operačních zesilovačů jsou dány 8051 mikrokontrolér který ovládá ovládání relé prostřednictvím IC ovladače relé pro připojení bočních kondenzátorů v obvodu, aby došlo k nulové ztrátě výkonu.

Znáte aplikace analogových integrovaných obvodů? Neváhejte se podělit o své technické znalosti a pochybnosti týkající se elektrických a projekty elektroniky zveřejněním komentářů v sekci komentářů níže.