Un circuit integrat este, de asemenea, numit circuit monolitic integrat, cip, microcip, iar IC poate fi definit ca un set de circuite electronice cu milioane de rezistențe, condensatori, tranzistoare și alte componente sunt integrate pe o placă semiconductoare sau pe o placă mică din material semiconductor, în general siliciu. De obicei, fiecare dispozitiv electric și electronic pe care îl folosim în viața noastră de zi cu zi este o aplicație a circuitelor integrate. Chiar dacă IC-urile sunt formate din câteva miliarde de tranzistoare și alte componente, dar totuși au dimensiuni mai mici, foarte compacte. Odată cu avansarea în Tehnologie IC lățimea liniei conductoare într-un circuit integrat este redusă la zeci de nanometri.
Tipuri de circuite integrate
Sunt diferite tipuri de circuite integrate în primul rând IC-urile sunt clasificate în două tipuri, cum ar fi circuitele integrate analogice și circuitele integrate digitale. În acest articol, ca un caz special, discutăm despre proiectarea și aplicațiile circuitelor integrate analogice.
Circuite integrate analogice
IC analogic
Circuitele integrate analogice au fost proiectate în principal folosind calcule manuale și piese ale kitului de proces înainte de inventarea microprocesoarelor și a altor instrumente de proiectare dependente de software. Proiectarea circuitelor integrate analogice este utilizată pentru proiectare amplificatoare operaționale , regulatoare liniare, oscilatoare, filtre active și bucle blocate în fază. Parametrii semiconductori, cum ar fi disiparea puterii, câștigul și rezistența, sunt mai preocupați de proiectarea circuitului analogic integrat.
Proiectare circuit integrat analogic
Procesul de proiectare analogic IC include proiectarea sistemului, proiectarea circuitelor, proiectarea componentelor, simulări de circuite, simulări de sistem, proiectarea aspectului circuitului integrat, interconectare, verificare, fabricare, depanare dispozitiv, depanare circuit, depanare sistem. Proiectarea digitală IC poate fi automatizată, dar proiectarea circuitelor integrate analogice este foarte dificilă, provocatoare și nu poate fi automatizată.
Proiectarea practică a circuitului analogic integrat presupune următorii pași:
Procesul de proiectare a circuitelor integrate analogice
Sistem la nivel de bloc
În primul rând, ideile sunt implementate pentru proiectarea proiectării la nivel de bloc pentru circuitul analogic integrat dorit. Diferite blocuri sunt proiectate și conectate pentru a obține un sistem complet la nivel de bloc.
Circuit de nivel component
Pe baza sistemului de nivel de bloc, sunt utilizate și conectate diferite componente adecvate astfel încât să se formeze un circuit de nivel de componentă. Folosind acest circuit ca circuit de bază pentru proiectarea IC analogică, este utilizat pentru simulare.
Verificarea circuitului la nivel de componentă
Circuitul la nivel de componentă este utilizat pentru verificare. Această proiectare a circuitului este simulată și, pe baza rezultatelor simulărilor, se verifică circuitul la nivel de componentă al circuitului analogic integrat.
Aspect circuit integrat
După verificarea circuitului la nivel de componentă a circuitului analogic integrat utilizând simulări. Aspectul circuitului analogic integrat este proiectat folosind traducerea fizică. Astfel, este proiectat un aspect analogic al circuitului integrat.
Fabricarea CI
Fabricarea circuitelor integrate analogice implică mai mulți pași, cum ar fi crearea de napolitane semiconductoare folosind material semiconductor (sau pot fi utilizate direct napolitane semiconductoare). Integrarea diferitelor componente electrice și electronice cum ar fi rezistențe, tranzistoare etc. pe placă și ambalarea cipului pentru a forma pachetul IC.
IC de testare și depanare
Circuitul integrat analogic este apoi testat și depanat pentru orice verificare a rezultatelor cu rezultatele estimate. Apoi, prototipul IC este proiectat și utilizat pentru caracterizarea circuitului integrat, iar placa de evaluare este utilizată pentru evaluarea circuitului integrat analogic.
Amplificator operațional Analogic Integrated Circuit Design
Schema circuitului la nivel de componentă a unui circuit analogic integrat al amplificatorului operațional IC 741 este prezentată în figura de mai jos. Se compune din rezistențe și tranzistoare integrate pe un cip.
Diagrama nivelului componentelor circuitului intern analogic IC 741 Op-Amp
Căsuțele colorate reprezintă: amplificator diferențiat albastru conturat, amplificator conturat magenta-tensiune, (etapă conturată cu ieșire cian și conturarea nivelului de tensiune verde) conturată amplificator cian și ieșire verde, conturată oglindă cu curent roșu.
Aplicații ale circuitului analogic integrat
Există diferite exemple pentru proiecte de circuite integrate analogice, cum ar fi circuite de gestionare a energiei, amplificatoare operaționale și senzori care sunt utilizați cu semnale continue pentru îndeplinirea funcțiilor, cum ar fi filtrarea activă, distribuirea puterii pentru componentele cu chip integrat, amestecare etc.
Aplicarea IC analogic pentru filtrare activă
Proiectarea circuitelor integrate analogice este utilizată pentru filtrarea activă. Se folosește un filtru activ sau un filtru electronic analogic componente electronice active la fel ca amplificatoarele utilizate pentru îmbunătățirea performanței și predictibilității unui filtru, evitând inductorul voluminos și scump.
Există diferite configurații ale filtrului activ (topologia filtrului electronic) care include filtru cu cheie sallen , filtre variabile de stare, filtre de feedback multiple și așa mai departe.
Aplicarea IC analogic pentru circuitul de gestionare a energiei
În proiectarea circuitelor integrate analogice (sau a oricăror circuite integrate), toate componentele electrice și electronice care sunt utilizate și integrate pentru a proiecta circuitul integrat necesită alimentare. Această energie electrică necesară este distribuită componentelor de pe cip folosind o rețea de conductori proiectată pe cip. Circuitul de gestionare a energiei include analiza și proiectarea acestor tipuri de rețele (rețea de conductori) care sunt utilizate pentru distribuirea energiei în circuit.
Aplicarea IC analogic pentru amestecul de frecvență
Mixerul de frecvență numit și mixer (circuit electric neliniar) este un design analogic al circuitului integrat care este utilizat pentru amestecarea de frecvență. Amestecul de frecvență poate fi definit ca crearea unei noi frecvențe din două semnale diferite aplicate circuitului. Acestea sunt, de asemenea, utilizate pentru schimbarea semnalelor dintr-o gamă de frecvență în alta.
Aplicarea IC analogic ca amplificator operațional
IC 741 Op-Amp
Amplificatorul operațional prezentat în figura de mai sus este cel mai bun modul fundamental în proiectarea circuitelor integrate analogice. Există diferite tipuri de amplificatoare operaționale, dar IC 741 Op-Amp este cel mai frecvent utilizat amplificator operațional în multe aplicații. Relația simplă de intrare / ieșire (I / O) a op-amp este motivul utilizării op-amp în proiectarea circuitelor integrate analogice.
Circuit de economisire a energiei de Edgefxkits.com
Proiectul de economisire a energiei pentru industrii și unități comerciale este o aplicație a unuia dintre proiectele de circuite integrate analogice, și anume op-amp IC 741. Pentru a reduce pierderile de putere din industrie, condensatorii de șunt sunt folosiți pentru asigurarea compensării factorului de putere. Factor de putere poate fi definit ca raportul dintre puterea reală sau activă la puterea aparentă sau suma activă și putere reactivă .
Pe măsură ce factorul de putere scade, este necesară mai multă energie pentru a satisface cererea de încărcare. Astfel, eficiența va scădea și costul (factura de energie) va crește. În acest sistem, impulsul de tensiune zero și impulsul de curent zero au un decalaj de timp între ele, care este generat în mod adecvat de circuitele amplificatorului operațional în modul comparator. Acestea sunt alimentate către cei doi pini de întrerupere ai 8051 microcontroler care afișează pierderea de energie datorată încărcării inductive pe ecranul LCD.
Diagrama blocului circuitului de economisire a energiei de Edgefxkits.com
Tensiunea la transformatorul de potențial este alimentată către amplificatorul operațional acționând ca detector de trecere zero V, iar curentul la transformatorul de curent este alimentat către amplificatorul operațional care acționează ca detector de trecere zero I. Ieșirile acestor amplificatoare operaționale sunt date 8051 microcontroler care controlează acționarea releelor prin intermediul driverului de releu IC pentru conectarea condensatorilor de șunt în circuit pentru a face zero pierderi de putere.
Cunoașteți aplicațiile circuitelor integrate analogice? Simțiți-vă liber să vă împărtășiți cunoștințele tehnice și îndoielile cu privire la electricitate și proiecte electronice postând comentariile dvs. în secțiunea de comentarii de mai jos.
