Integreeritud vooluringi nimetatakse ka monoliitseks integraallülituseks, kiibiks, mikrokiibiks ja IC-d saab määratleda kui elektroonilised ahelad miljonite takistitega on kondensaatorid, transistorid ja muud komponendid integreeritud pooljuhtplaadile või väikesele pooljuhtmaterjalist plaadile, tavaliselt räni. Tavaliselt on iga elektriline ja elektrooniline vidin, mida igapäevases elus kasutame, integreeritud vooluahelate rakendus. Kuigi IC-d koosnevad mitmest miljardist transistorist ja muudest komponentidest, on need siiski väiksemad, väga kompaktsed. Aastal edasijõudmisega IC-tehnoloogia integraallülituse juhtliini laius vähendatakse kümnetele nanomeetritele.
IC-de tüübid
Seal on erinevat tüüpi IC-d peamiselt IC-d liigitatakse kahte tüüpi, näiteks analoog-integraallülitused ja digitaalsed integraallülitused. Selles artiklis käsitleme erijuhuna analoog-integraallülituste disaini ja rakendusi.
Analoog-integraallülitused
Analoog IC
Enne mikroprotsessorite ja muude tarkvarast sõltuvate projekteerimisvahendite leiutamist kujundati analoog-integraallülitused peamiselt käsiarvutuste ja protsessikomplekti osade abil. Projekteerimisel kasutatakse analoog-integraallülituse kujundust operatiivvõimendid , lineaarsed regulaatorid, ostsillaatorid, aktiivfiltrid ja faasilukustatud silmused. Pooljuhi parameetrid, nagu võimsuse hajumine, võimendus ja takistus, on rohkem seotud analoog-integraallülituse projekteerimisega.
Analoog integraallülituse disain
Analoog-IC disainiprotsess hõlmab süsteemi kujundamist, vooluahela kujundust, komponentide kujundamist, vooluahela simulatsioone, süsteemi simulatsioone, integreeritud vooluahela paigutuse kujundust, ühendamist, kontrollimist, valmistamist, seadme silumist, vooluahela silumist, süsteemi silumist. Digitaalse mikrokomponendi disaini saab automatiseerida, kuid analoog-integraallülituse disain on väga keeruline, keeruline ja seda ei saa automatiseerida.
Praktiline analoog-integraallülituse disain hõlmab järgmisi samme:
Analoog integraallülituse kujundamise protsess
Plokitaseme süsteem
Peamiselt viiakse ideed ellu soovitud analoog-integraallülituse plokktaseme kujunduse kujundamiseks. Täieliku plokitaseme süsteemi saamiseks kavandatakse ja ühendatakse erinevaid plokke.
Komponendi taseme vooluahel
Plokitaseme süsteemi põhjal kasutatakse ja ühendatakse erinevaid sobivaid komponente nii, et moodustuks komponendi taseme vooluahel. Kasutades seda vooluahelat analoog-IC kujundamise põhilülitusena, kasutatakse seda simulatsiooniks.
Komponendi taseme vooluahela kontrollimine
Kontrollimiseks kasutatakse komponendi taseme vooluahelat. Seda vooluahela kujundust simuleeritakse ja simulatsioonide tulemuste põhjal kontrollitakse analoog-integraallülituse komponenditaset.
Integreeritud vooluahela paigutus
Pärast analoog-integraallülituse komponenditaseme kontrollimist simulatsioonide abil. Analoog-integraallülituse paigutus on loodud füüsilise tõlke abil. Seega kujundatakse analoog integraallülituse paigutus.
IC valmistamine
Analoog-integraallülituste valmistamine hõlmab mitut etappi, näiteks pooljuhtmaterjalide loomisega pooljuhtplaadid (või saab otse kasutada pooljuhtvahvleid). Erinevate integreerimine elektri- ja elektroonikakomponendid nagu takistid, transistorid jne plaadil ja kiibi pakkimine IC-paketi moodustamiseks.
IC testimine ja silumine
Seejärel testitakse analoog-integraallülitust ja silutakse see tulemuste kontrollimiseks hinnanguliste tulemustega. Seejärel kavandatakse IC-prototüüp ja seda kasutatakse integraallülituse iseloomustamiseks ning hindamisplaati kasutatakse analoog-integraallülituse hindamiseks.
Operatiivvõimendi analoog integraallülituse disain
Operatiivvõimendi IC 741 analoog-integraallülituse konstruktsiooni komponenditaseme skeem on näidatud allpool oleval joonisel. See koosneb kiibile integreeritud takistitest ja transistoridest.
Analoog IC 741 Op-Amp sisemise vooluahela komponenditaseme skeem
Värvilised kastid tähistavad: sinise diferentsiaaliga võimendit, magenta pingega võimendit (tsüaanväljundi astet ja rohelise pinge taseme vahetajat) ja tsüaani ja rohelise väljundiga võimendit, punase voolu peeglit.
Analoog-integraallülituse rakendused
Analoogsete integraallülituste disainilahenduste kohta on erinevaid näiteid, nagu toitehalduse ahelad, operatsioonivõimendid ja andurid, mida kasutatakse pidevate signaalidega selliste funktsioonide täitmiseks nagu aktiivne filtreerimine, kiibis olevate komponentide võimsuse jaotamine, segamine jne.
Analoog-IC kasutamine aktiivseks filtreerimiseks
Aktiivseks filtreerimiseks kasutatakse analoog-integraallülituse kujundust. Aktiivfilter või analoog-elektrooniline filter kasutab aktiivse elektroonika komponendid nagu võimendid, mida kasutatakse filtri jõudluse ja prognoositavuse parandamiseks, vältides mahukat ja kallist induktiivpooli.
Aktiivfiltrit (elektrooniline filtri topoloogia), mis sisaldab, on erinevaid konfiguratsioone sallen-key filter , olek muutujafiltrid, mitu tagasiside filtrit ja nii edasi.
Analoog-IC kasutamine toitehalduse vooluahelas
Analoogsete integraallülituste (või mis tahes integraallülituste) projekteerimisel vajavad kõik integraallülituse kujundamiseks kasutatud ja integreeritud elektri- ja elektroonikakomponendid energiat. See vajalik elektrienergia jaotatakse kiibi komponentidele kiibile kavandatud juhtide võrgu abil. Toitehalduse ahel hõlmab seda tüüpi võrkude (juhtide võrk) analüüsi ja projekteerimist, mida kasutatakse vooluahela jaotamiseks vooluahelas.
Analoog-IC kasutamine sageduste segamiseks
Sagedussegisti, mida nimetatakse ka segistiks (mittelineaarne elektriline vooluahel), on analoog integraallülituse disain, mida kasutatakse sageduste segamiseks. Sageduse segamist võib defineerida kui uue sageduse loomist vooluringile rakendatud kahest erinevast signaalist. Neid kasutatakse ka signaalide nihutamiseks ühest sagedusvahemikust teise.
Analoog-IC kasutamine operatsioonivõimendina
IC 741 Op-Amp
Ülaltoodud joonisel näidatud töövõimendi on analoog-integraallülituse disaini parim põhimoodul. Operatiivvõimendeid on erinevat tüüpi, kuid paljudes rakendustes kasutatakse operatsioonivõimendit kõige sagedamini IC 741 Op-Amp. Op-amp-i lihtne sisendi / väljundi (I / O) suhe on põhjuseks, miks op-amprit kasutatakse analoog-integraallülituste kujundamisel.
Energiasäästja vooluring Edgefxkits.com
Tööstuse ja äriettevõtete energiasäästja projekt on ühe analoog-integraallülituse disaini rakendus, nimelt IC 741 op-amp. Tööstuse võimsuskadude vähendamiseks kasutatakse võimsusteguri kompenseerimiseks šundkondensaatoreid. Võimsustegur võib defineerida kui tegeliku võimsuse või aktiivse ja näiva võimsuse suhet või aktiivse ja reaktiivvõimsus .
Kui võimsustegur väheneb, on koormuse nõudluse rahuldamiseks vaja rohkem energiat. Seega efektiivsus väheneb ja kulud (elektriarve) suurenevad. Selles süsteemis on nullpinge impulsil ja nullvoolu impulsil nende vahel ajavahe, mis on sobivalt loodud operatiivvõimendi ahelate abil võrdlusrežiimis. Need suunatakse kahele katkestuspinnale 8051 mikrokontroller mis kuvab LCD induktiivsest koormusest tingitud voolukadu.
Energiasäästja vooluploki skeem Edgefxkits.com
Pinge potentsiaalses trafos juhitakse operatsioonivõimendisse, mis toimib nullistumise detektorina V, ja voolutrafo vool suunatakse operatsioonivõimendisse, mis toimib nullistumise detektorina I. Nende operatsioonivõimendite väljundid antakse 8051 mikrokontroller mis kontrollib releede käitamist relee draiveri IC kaudu šundkondensaatorite ühendamiseks vooluringis, et tekitada nullvõimsust.
Kas teate analoog-integraallülituste rakendusi? Jagage julgelt oma tehnilisi teadmisi ja kahtlusi elektri- ja elektroonika projektid postitades oma kommentaarid allpool olevasse kommentaaride jaotisesse.
