Integroitua piiriä kutsutaan myös monoliittiseksi integroiduksi piiriksi, siruksi, mikrosiruksi ja IC voidaan määritellä joukoksi elektroniset piirit miljoonien vastusten kanssa kondensaattorit, transistorit ja muut komponentit on integroitu puolijohdekiekkoon tai pieneen puolijohdemateriaalista, yleensä piistä. Tyypillisesti jokainen jokapäiväisessä elämässämme käytettävä sähkö- ja elektroniikkalaite on integroitujen piirien sovellus. Vaikka IC: t koostuvat useista miljardeista transistoreista ja muista komponenteista, mutta silti ne ovat kooltaan pienempiä, erittäin pienikokoisia. Edistyessä vuonna IC-tekniikka johtavan johdon leveys integroidussa piirissä pienennetään kymmeniin nanometreihin.
IC-tyypit
Siellä on erityyppisiä IC: itä pääasiassa piirit luokitellaan kahteen tyyppiin, kuten analogiset integroidut piirit ja digitaaliset integroidut piirit. Tässä artikkelissa erityistapauksena keskustellaan analogisten integroitujen piirien suunnittelusta ja sovelluksista.
Analogiset integroidut piirit
Analoginen IC
Analogiset integroidut piirit suunniteltiin ensisijaisesti käsilaskelmia ja prosessisarjan osia ennen mikroprosessorien ja muiden ohjelmistosta riippuvien suunnittelutyökalujen keksimistä. Suunnittelussa käytetään analogisen integroidun piirin suunnittelua operatiiviset vahvistimet , lineaariset säätimet, oskillaattorit, aktiiviset suodattimet ja vaihelukitut silmukat. Puolijohdeparametrit, kuten tehohäviö, vahvistus ja vastus, koskevat enemmän analogisen integroidun piirin suunnittelua.
Analoginen integroidun piirin suunnittelu
Analoginen IC-suunnitteluprosessi sisältää järjestelmän suunnittelun, piirisuunnittelun, komponenttien suunnittelun, piirisimulaatiot, järjestelmäsimulaatiot, integroidun piirin ulkoasun suunnittelun, yhdistämisen, todentamisen, valmistuksen, laitteen virheenkorjauksen, piirin virheenkorjauksen, järjestelmän virheenkorjauksen. Digitaalinen IC-suunnittelu voidaan automatisoida, mutta analogisen integroidun piirin suunnittelu on erittäin vaikeaa, haastavaa eikä sitä voida automatisoida.
Käytännöllinen analogisen integroidun piirin suunnittelu sisältää seuraavat vaiheet:
Analoginen integroidun piirin suunnitteluprosessi
Lohkotason järjestelmä
Ensisijaisesti ideat toteutetaan lohkotason suunnittelun suunnittelemiseksi halutulle analogiselle integroidulle piirille. Eri lohkot suunnitellaan ja liitetään täydellisen lohkotason järjestelmän saamiseksi.
Komponenttitason piiri
Lohkotasojärjestelmän perusteella käytetään ja yhdistetään erilaisia sopivia komponentteja muodostamaan komponenttitason piiri. Käyttämällä tätä virtapiiriä analogisen IC-suunnittelun peruspiirinä sitä käytetään simulointiin.
Komponenttitason piirin tarkistaminen
Komponenttitason piiriä käytetään todentamiseen. Tämä piirisuunnittelu simuloidaan ja simulaatiotulosten perusteella vahvistetaan analogisen integroidun piirin komponenttitasoinen piiri.
Integroitu piirin asettelu
Kun analogisen integroidun piirin komponenttitason piiri on varmistettu simulaatioiden avulla. Analogisen integroidun piirin asettelu on suunniteltu fyysisen käännöksen avulla. Siten suunnitellaan analogisen integroidun piirin asettelu.
IC: n valmistus
Analogisten integroitujen piirien valmistus käsittää useita vaiheita, kuten puolijohdekiekon luominen puolijohdemateriaalilla (tai suoraan voidaan käyttää puolijohdekiekkoa). Erilaisten integroiminen sähkö- ja elektroniikkakomponentit kuten vastukset, transistorit jne. kiekolla ja sirun pakkaaminen muodostamaan IC-paketti.
IC: n testaus ja virheenkorjaus
Sitten analoginen integroitu piiri testataan ja virheenkorjaus mahdollisten tulosten tarkistamiseksi arvioiduilla tuloksilla. Sitten IC-prototyyppi on suunniteltu ja sitä käytetään integroidun piirin kuvaamiseen ja arviointilevyä käytetään analogisen integroidun piirin arviointiin.
Operatiivisen vahvistimen analogisen integroidun piirin suunnittelu
IC 741 -toimintovahvistimen analogisen integroidun piirirakenteen komponenttitason piirikaavio on esitetty alla olevassa kuvassa. Se koostuu siruista integroiduista vastuksista ja transistoreista.
Komponenttitasokaavio analogisesta IC 741 Op-Amp -piiristä
Värilliset laatikot edustavat: hahmoteltua sinistä differentiaalivahvistinta, hahmoteltua magentajännitevahvistinta ((hahmoteltu syaani-ulostulovaihe ja hahmoteltu vihreän jännitteen tasonsiirtäjä) hahmoteltua syaania ja vihreää ulostulovahvistinta, hahmoteltua punavirtapeiliä.
Analogisen integroidun piirin sovellukset
On olemassa erilaisia esimerkkejä analogisten integroitujen piirien rakenteista, kuten tehonhallintapiirit, operatiiviset vahvistimet ja anturit, joita käytetään jatkuvien signaalien kanssa sellaisten toimintojen suorittamiseen, kuten aktiivinen suodatus, virran jakaminen sirulle sisältyville komponenteille, sekoittaminen ja niin edelleen.
Analogisen IC: n käyttö aktiiviseen suodatukseen
Analogista integroidun piirin suunnittelua käytetään aktiiviseen suodatukseen. Aktiivinen suodatin tai analoginen elektroninen suodatin hyödyntää aktiiviset elektroniikkakomponentit kuten vahvistimet, joita käytetään suodattimen suorituskyvyn ja ennustettavuuden parantamiseen välttämällä iso ja kallis induktori.
Aktiivisen suodattimen (elektronisen suodattimen topologian) kokoonpanoja on erilaisia sallen-key-suodatin , tilaa vaihtelevat suodattimet, useita palautesuodattimia ja niin edelleen.
Analogisen IC: n käyttö virranhallintapiiriin
Analogisen integroidun piirin (tai minkä tahansa integroidun piirin) suunnittelussa kaikki sähkö- ja elektroniikkakomponentit, joita käytetään ja integroidaan integroidun piirin suunnitteluun, tarvitsevat virtaa. Tämä vaadittu sähköteho jaetaan sirun osille sirulle suunniteltujen johtimien verkon avulla. Virranhallintapiiri sisältää analyysin ja suunnittelun tämän tyyppisille verkoille (johtimien verkko), joita käytetään virran jakamiseen piirissä.
Analogisen IC: n käyttö taajuuksien sekoittamiseen
Taajuussekoitin, jota kutsutaan myös sekoittimeksi (epälineaarinen sähköpiiri), on analoginen integroitu piiri, jota käytetään taajuuksien sekoittamiseen. Taajuussekoitus voidaan määritellä uuden taajuuden luomiseksi piirille syötetyistä kahdesta eri signaalista. Näitä käytetään myös siirtämään signaaleja muodostaen yksi taajuusalue toiselle.
Analogisen IC: n käyttö operatiivisena vahvistimena
IC 741 Op-Amp
Edellä olevassa kuvassa esitetty toimintavahvistin on analogisen integroidun piirin paras perusmoduuli. Operatiivisia vahvistimia on erityyppisiä, mutta IC 741 Op-Amp on useimmin käytetty operatiivinen vahvistin monissa sovelluksissa. Op-amp: n yksinkertainen tulo / lähtö (I / O) -suhde on syy op-amp: n käyttämiseen analogisten integroitujen piirien suunnittelussa.
Edgefxkits.com-virransäästöpiiri
Teollisuuden ja kaupallisten laitosten virransäästöprojekti on yhden analogisen integroidun piirin malli, nimittäin IC 741 -operaattori. Tehohäviöiden vähentämiseksi teollisuudessa käytetään vaihtokondensaattoreita tehokertoimen kompensoimiseksi. Tehokerroin voidaan määritellä todellisen tehon tai aktiivisen suhde näennäiseen tehoon tai aktiivisen ja loisteho .
Kun tehokerroin pienenee, tarvitaan enemmän energiaa kuormitustarpeen tyydyttämiseksi. Siten tehokkuus vähenee ja kustannukset (virtalaskut) kasvavat. Tässä järjestelmässä nollajännitepulssilla ja nollavirta-pulssilla on niiden välillä aikaviive, joka sopivasti generoidaan operatiivisilla vahvistinpiireillä vertailumoodissa. Nämä syötetään laitteen kahteen keskeytystappiin 8051-mikrokontrolleri joka näyttää nestekidenäytön induktiivisen kuormituksen aiheuttaman tehohäviön.
Virransäästöpiirin lohkokaavio, kirjoittanut Edgefxkits.com
Potentiaalimuuntajan jännite syötetään operatiiviseen vahvistimeen, joka toimii nollarajan detektorina V, ja virta virtamuuntajassa syötetään operatiiviseen vahvistimeen, joka toimii nolla-rajan ilmaisimena I. Näiden operatiivisten vahvistimien lähdöt annetaan 8051-mikrokontrolleri joka ohjaa releiden toimintaa releohjaimen IC kautta ohituskondensaattoreiden kytkemiseksi piiriin tehon häviön aikaansaamiseksi.
Tiedätkö analogisten integroitujen piirien sovelluksia? Voit vapaasti jakaa teknistä tietämystäsi ja epäilyksiäsi sähkö- ja elektroniikkaprojektit lähettämällä kommenttisi alla olevaan kommenttiosioon.
