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Tecnología de sustrato IC

Tecnología de sustrato IC - Circuitos integrados analógicos y procesamiento de señales

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Tecnología de sustrato IC - Circuitos integrados analógicos y procesamiento de señales

Circuitos integrados analógicos y procesamiento de señales

2023-05-05
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Author:iPCB

Los circuitos integrados analógicos se refieren principalmente a circuitos integrados compuestos por condensadores, resistencias, transistor, etc., que integran las señales analógicas. Hay muchos circuitos integrados analógicos, como amplificadores operativos, multiplicadores analógicos, bucles de bloqueo de fase, chips de gestión de energía, etc. los principales componentes de los circuitos integrados analógicos incluyen amplificadores, filtros, circuitos de retroalimentación, circuitos de fuente de referencia, circuitos de condensadores de conmutación, etc.


Circuitos integrados analógicos


Circuitos integrados analógicos


Características de los circuitos integrados analógicos

En comparación con los circuitos integrados digitales, los componentes especiales de los circuitos integrados analógicos tienen sus características en el uso de componentes y la estructura del circuito.


1: la precisión de un solo componente no es muy alta y se ve muy afectada por la temperatura. Sin embargo, los componentes fabricados con el mismo proceso en la misma silicio tienen un rendimiento relativamente consistente o una mejor simetría de los componentes.


2: debido a que los componentes del circuito se concentran en la misma silicio y están muy cerca unos de otros, la diferencia de temperatura no es grande, y las características de temperatura del mismo tipo de componentes son las mismas, por lo que la simetría de temperatura es buena.


3: el rango de resistencia de la resistencia tiene ciertas limitaciones, generalmente entre decenas y decenas de miles de ohms, y no es fácil de fabricar demasiado alto o demasiado bajo.


4: los condensadores generalmente no superan los 100 pf, y los condensadores grandes no son fáciles de fabricar. En cuanto a la inducción, está limitada a valores muy pequeños y debe evitarse en la medida de lo posible.


5: el valor P del tubo PNP longitudinal es relativamente grande, mientras que el valor P del tubo PNP transversal es muy pequeño, pero su Unión PN tiene una mayor resistencia a la presión. Entre los diversos componentes integrados, los Transistor NPN longitudinales ocupan un área pequeña y tienen un buen rendimiento, mientras que las resistencias y condensadores ocupan un área grande y un rango estrecho.


Principios de los circuitos integrados analógicos

En la tecnología de la información, los circuitos integrados digitales juegan un papel de liderazgo en el procesamiento de la información transportada por las señales digitales, que tienen valores discretos en tiempo y cantidad. Sin embargo, los cambios en el tiempo y la cantidad de señales en la naturaleza son continuos, como el sonido del viento, el flujo de agua, etc. estas señales se llaman señales analógicas. En consecuencia, los circuitos utilizados para procesar señales analógicas se llaman circuitos analógicos, mientras que los circuitos integrados utilizados para procesar información analógica se llaman circuitos integrados analógicos. Los circuitos digitales no pueden interactuar directamente con la naturaleza solo para facilitar el procesamiento o la transmisión. Para aprovechar al máximo las ventajas del sistema digital, primero se convierten las señales analógicas en señales digitales, se introducen en sistemas digitales modernos con gran capacidad, velocidad rápida, fuerte capacidad antiinterferencia y buena confidencialidad, y luego se convierten en salidas de señales analógicas.


El protagonista de los circuitos integrados son los transistor, y los circuitos integrados analógicos no son una excepción. Sin embargo, utilizan el efecto de amplificación de los transistor, mientras que los circuitos integrados digitales utilizan el efecto de conmutación de los cristales. La mayoría de los primeros circuitos integrados analógicos utilizaron tubos cristalinos bipolares. Debido a la madurez de la tecnología cmos, supera las deficiencias de la velocidad lenta de los primeros circuitos CMOS y tiene las ventajas de bajo consumo de energía y actualización conveniente del proceso (reducción de la misma proporción de cmos). Ahora, los circuitos integrados analógicos y los circuitos integrados híbridos digitales - analógicos (circuitos digitales y analógicos integrados juntos) también suelen diseñarse e implementarse con cmos.


Clasificación de circuitos integrados analógicos

Los productos de circuitos integrados analógicos se dividen en tres categorías: la primera categoría son circuitos generales, como amplificadores operativos, multiplicadores, bucles de bloqueo de fase, filtros activos y conversión analógico - digital y analógico - digital; La segunda categoría son las series especializadas de circuitos integrados, como sistemas de audio, receptores de televisión, grabadoras de vídeo y sistemas de comunicación; La tercera categoría son los sistemas integrados de un solo chip, como transmisores de un solo chip, receptores de un solo chip, etc.


Aplicaciones de circuitos integrados analógicos

Los circuitos básicos de los circuitos integrados analógicos incluyen fuentes de corriente, amplificadores de una sola etapa, filtros, circuitos de retroalimentación, circuitos de espejo de corriente, etc. los circuitos básicos superiores compuestos por ellos son amplificadores operativos y comparadores, y los circuitos superiores incluyen circuitos de condensadores de conmutación, bucles de bloqueo de fase, ADC / dac, etc. De acuerdo con la relación de respuesta entre las señales de salida e entrada, los circuitos integrados analógicos se pueden dividir aún más en dos categorías: circuitos integrados lineales y circuitos integrados no lineales.


La respuesta entre la salida y la señal de entrada del primero suele ser lineal, y la forma de la señal de salida es similar a la señal de entrada, pero se amplifica y amplifica por un coeficiente fijo. La respuesta de la señal de salida de un circuito integrado no lineal a la señal de entrada muestra una relación no lineal, como la relación cuadrada, la relación logarítmica, etc., por lo que se llama circuito no lineal. Los circuitos no lineales comunes incluyen osciladores, temporizadores, circuitos de bucle de bloqueo de fase, etc. las aplicaciones típicas de circuitos integrados analógicos se muestran en la siguiente imagen. señales naturales externas recogidas por varios sensores o antenas, como temperatura, humedad, óptica, piezoeléctrica y acústica, Preprocesado por un circuito analógico y convertido en una señal digital adecuada para ingresar al sistema digital; Las señales procesadas por el sistema digital se procesan a través de circuitos analógicos y se convierten en señales analógicas, como sonido, imágenes y ondas de radio para la salida.


¿¿ cómo se procesan las señales analógicas en el diseño de pcb?

Debido a la continuidad de la señal analógica, los cambios de voltaje tienen un impacto significativo en la señal analógica, y la señal analógica es finalmente una señal de voltaje. Por lo tanto, en el diseño tradicional de pcb, generalmente es necesario engrosar el cableado a 10 - 15 mil.


En segundo lugar, la capacidad antiinterferencia de las señales analógicas es relativamente pobre, por lo que se debe considerar el aislamiento y el lugar de referencia. El aislamiento consiste en primer lugar en separar las zonas digitales de las analógicas y separar las zonas digitales y las analógicas para evitar conversaciones cruzadas entre ellas.


Los circuitos integrados analógicos son un dispositivo electrónico muy importante, que puede completar diversas tareas de procesamiento de señales y tiene una amplia gama de aplicaciones en varios campos.