En integrerad krets kallas också som monolitisk integrerad krets, chip, mikrochip och IC kan definieras som en uppsättning elektroniska kretsar med miljontals motstånd, kondensatorer, transistorer och andra komponenter är integrerade på en halvledarskiva eller en liten platta av halvledarmaterial, vanligtvis kisel. Vanligtvis är alla elektriska och elektroniska apparater vi använder i vårt dagliga liv en tillämpning av integrerade kretsar. Även om IC: er består av flera miljarder transistorer och andra komponenter, men de är fortfarande mindre, mycket kompakta. Med framsteg i IC-teknik ledningslinjens bredd i en integrerad krets reduceras till tiotals nanometer.
Typer av IC: er
Det finns olika typer av IC: er främst IC: er klassificeras i två typer såsom analoga integrerade kretsar och digitala integrerade kretsar. I den här artikeln som ett specialfall diskuterar vi design och applikationer för analoga integrerade kretsar.
Analoga integrerade kretsar
Analog IC
Analoga integrerade kretsar designades främst med hjälp av handberäkningar och processatsdelar före uppfinningen av mikroprocessorer och andra programvaruberoende designverktyg. Analog integrerad kretsdesign används för design operativa förstärkare , linjära regulatorer, oscillatorer, aktiva filter och faslåsta slingor. Halvledarparametrarna såsom effektförlust, förstärkning och motstånd är mer berörda vid utformningen av en analog integrerad krets.
Analog integrerad kretsdesign
Analog IC-designprocess inkluderar systemdesign, kretsdesign, komponentdesign, kretssimuleringar, systemsimuleringar, integrerad kretslayoutdesign, sammankoppling, verifiering, tillverkning, enhetsfelsökning, kretsfelsökning, systemfelsökning. Digital IC-design kan automatiseras men analog integrerad kretsdesign är mycket svår, utmanande och kan inte automatiseras.
Den praktiska analoga integrerade kretsdesignen innefattar följande steg:
Analog integrerad kretsdesignprocess
Blocknivåsystem
I första hand implementeras idéerna för att utforma blocknivådesign för önskad analog integrerad krets. Olika block designas och kopplas för att få ett komplett blocknivåsystem.
Komponentnivåkrets
Baserat på blocknivåsystemet används olika lämpliga komponenter och kopplas så att de bildar en komponentnivåkrets. Med den här kretsen som grundkrets för analog IC-design används den för simulering.
Verifierar komponentnivåkrets
Komponentnivåkretsen används för verifiering. Denna kretsdesign simuleras och baserat på simuleringsresultaten verifieras komponentnivåkretsen för den analoga integrerade kretsen.
Integrerad kretslayout
Efter verifiering av komponentnivåkrets för analog integrerad krets med simuleringar. Analog integrerad kretslayout är utformad med hjälp av den fysiska översättningen. Således utformas en analog integrerad kretslayout.
Tillverkning av IC
Tillverkning av analoga integrerade kretsar involverar flera steg, såsom att skapa halvledarskivor med halvledarmaterial (eller direkt halvledarskiva kan användas). Integrera olika elektriska och elektroniska komponenter såsom motstånd, transistorer, etc. på skivan och packning av chipet för att bilda paket IC.
Testning och felsökning av IC
Den analoga integrerade kretsen testas sedan och debuggar för eventuell kontroll av resultaten med de uppskattade resultaten. Sedan designas IC-prototyp och används för att karakterisera den integrerade kretsen och utvärderingskortet används för att utvärdera den analoga integrerade kretsen.
Operationsförstärkare Analog integrerad kretsdesign
Komponentnivåkretsschemat för en analog integrerad kretsdesign av IC 741 operationsförstärkare visas i figuren nedan. Den består av motstånd och transistorer integrerade på ett chip.
Komponentnivådiagram för Analog IC 741 Op-Amp intern krets
De färgade rutorna representerar: skisserad blå-differentiell förstärkare, skisserad magenta-spänningsförstärkare, (skisserad cyan-utgångssteg och skisserad grön-spänningsnivåväxlare) skisserad cyan och grön-ut-förstärkare, skisserad rödströmsspegel.
Tillämpningar av Analog Integrated Circuit
Det finns olika exempel för analoga integrerade kretskonstruktioner såsom strömhanteringskretsar, operationsförstärkare och sensorer som används med kontinuerliga signaler för att utföra funktioner som aktiv filtrering, effektfördelning för komponenter med i chip, blandning och så vidare.
Tillämpning av Analog IC för aktiv filtrering
Analog integrerad kretsdesign används för aktiv filtrering. Aktivt filter eller analogt elektroniskt filter använder aktiva elektronikkomponenter som förstärkare som används för att förbättra prestanda och förutsägbarhet hos ett filter genom att undvika den skrymmande och dyra induktorn.
Det finns olika konfigurationer av aktivt filter (elektronisk filtertopologi) som inkluderar sallen-key filter , ange variabla filter, flera feedbackfilter och så vidare.
Tillämpning av Analog IC för Power Management Circuit
I den analoga integrerade kretsdesignen (eller andra integrerade kretsar) kräver alla elektriska och elektroniska komponenter som används och integreras för att utforma den integrerade kretsen ström. Denna erforderliga elektriska kraft distribueras till komponenterna på chipet med hjälp av ett nätverk av ledare konstruerat på chip. Strömhanteringskretsen inkluderar analys och design av dessa typer av nätverk (nät av ledare) som används för att distribuera ström i kretsen.
Tillämpning av analog IC för frekvensblandning
Frekvensblandaren kallas också som mixer (icke-linjär elektrisk krets) är en analog integrerad kretsdesign som används för frekvensblandning. Frekvensblandning kan definieras som att skapa en ny frekvens från två olika signaler som appliceras på kretsen. Dessa används också för att skifta signaler från ett frekvensområde till ett annat.
Tillämpning av Analog IC som operationsförstärkare
IC 741 Op-Amp
Operationsförstärkaren som visas i figuren ovan är den bästa grundmodulen inom analog integrerad kretsdesign. Det finns olika typer av operationsförstärkare men IC 741 Op-Amp används oftast operationsförstärkare i många applikationer. Den enkla in / ut-relationen (I / O) för op-amp är anledningen till att använda op-amp i analoga integrerade kretsdesigner.
Power Saver Circuit av Edgefxkits.com
Strömsparare för industrier och kommersiella anläggningars projekt är en tillämpning av en av de analoga integrerade kretsdesignerna, nämligen IC 741 op-amp. För att minska effektförlusten i industrier används shuntkondensatorer för att ge effektfaktorkompensation. Effektfaktor kan definieras som förhållandet mellan verklig kraft eller aktiv till uppenbar effekt eller summan av aktiv och responsiv kraft .
När effektfaktorn minskar krävs mer energi för att möta belastningsbehovet. Således kommer effektiviteten att minska och kostnaden (elräkning) kommer att öka. I detta system har nollspänningspulsen och nollströmspulsen tidsfördröjning mellan sig, vilket lämpligen genereras av operationsförstärkarkretsar i komparatormod. Dessa matas till de två avbrottstapparna på 8051 mikrokontroller som visar strömförlusten på grund av induktiv belastning på LCD-skärmen.
Power Saver Circuit Block Diagram av Edgefxkits.com
Spänningen vid potentialtransformatorn matas till operationsförstärkaren som fungerar som nollkorsningsdetektor V, och ström vid strömtransformator matas till operationsförstärkaren som fungerar som nollkorsningsdetektor I. Utgångarna från dessa operationsförstärkare ges till 8051 mikrokontroller som styr manövreringen av reläer genom relädrivenheten IC för att ansluta shuntkondensatorer i kretsen för att göra noll effektförlust.
Känner du till tillämpningar av analoga integrerade kretsar? Dela gärna din tekniska kunskap och tvivel angående el och elektronikprojekt genom att lägga upp dina kommentarer i kommentarsektionen nedan.
