Интегрисани круг се назива и монолитни интегрисани круг, чип, микрочип и ИЦ могу се дефинисати као скуп електронских кола са милионима отпорника, кондензатори, транзистори и друге компоненте интегрисани су на полупроводничку плочицу или малу плочу полупроводничког материјала, углавном силицијума. Обично је сваки електрични и електронски уређај који користимо у свакодневном животу примена интегрисаних кола. Иако се ИЦ-ови састоје од неколико милијарди транзистора и других компонената, али ипак су мањих димензија, врло компактни. Са напредовањем у ИЦ технологија ширина проводне линије у интегрисаном колу смањена је на десетине нанометара.
Врсте ИЦ
Постоје различите врсте ИЦ првенствено се ИЦ класификују у два типа као што су аналогни интегрисани кругови и дигитални интегрисани кругови. У овом чланку као посебан случај разговарамо о дизајну и примени аналогних интегрисаних кола.
Аналогни интегрисани кругови
Аналог ИЦ
Аналогни интегрисани кругови су првенствено дизајнирани помоћу ручних прорачуна и делова комплета за процесе пре проналаска микропроцесора и других алата за дизајн који зависе од софтвера. За пројектовање се користи аналогни дизајн интегрисаних кола операциона појачала , линеарни регулатори, осцилатори, активни филтри и фазно закључане петље. Параметри полупроводника као што су расипање снаге, појачање и отпор више се брину у пројектовању аналогног интегрисаног кола.
Дизајн аналогних интегрисаних кола
Процес дизајнирања аналогних ИЦ укључује дизајн система, дизајн кола, дизајн компонената, симулације кола, симулације система, дизајн распореда интегрисаних кола, међусобно повезивање, верификација, израда, отклањање грешака у уређају, отклањање грешака у систему, отклањање грешака у систему. Дигитални ИЦ дизајн може се аутоматизовати, али дизајн аналогних интегрисаних кола је веома тежак, изазован и не може се аутоматизовати.
Практични дизајн аналогних интегрисаних кола укључује следеће кораке:
Процес дизајнирања аналогних интегрисаних кругова
Систем нивоа блока
Првенствено се примењују идеје за дизајнирање дизајна нивоа блока за жељени аналогни интегрисани круг. Различити блокови су дизајнирани и повезани како би се добио комплетан систем нивоа блока.
Круг на компонентном нивоу
На основу система нивоа блока користе се и повезују различите погодне компоненте тако да се формира коло нивоа компоненте. Користећи ово коло као основно коло за аналогни ИЦ дизајн, користи се за симулацију.
Провера круга на нивоу компоненте
Коло нивоа компоненте се користи за верификацију. Овај дизајн кола је симулиран и на основу резултата симулација верификује се склоп на нивоу компоненте аналогног интегрисаног кола.
Изглед интегрисаног круга
Након верификације компонентног кола аналогног интегрисаног кола помоћу симулација. Изглед аналогних интегрисаних кола дизајниран је коришћењем физичког превода. Тако је дизајниран аналогни изглед интегрисаних кола.
Израда ИЦ
Израда аналогних интегрисаних кола укључује неколико корака као што је стварање полупроводничких плочица помоћу полупроводничког материјала (или се директно могу користити полупроводничке плочице). Интегрисање различитих електричне и електронске компоненте као што су отпорници, транзистори, итд. на облатни и паковање чипа у облику ИЦ пакета.
Тестирање и отклањање грешака у ИЦ-у
Аналогно интегрисано коло се затим тестира и отклања грешке за било какву проверу резултата са процењеним резултатима. Тада се прототип ИЦ дизајнира и користи за карактеризацију интегрисаног кола, а плоча за процену користи се за процену аналогног интегрисаног кола.
Дизајн аналогног интегрисаног круга оперативног појачала
Дијаграм кола на нивоу компоненте аналогног дизајна интегрисаних кола оперативног појачала ИЦ 741 приказан је на доњој слици. Састоји се од отпорника и транзистора интегрисаних на чипу.
Дијаграм нивоа компонената аналогног интерног круга Оп-Амп ИЦ 741
Обојене кутије представљају: оцртано плаво-диференцијално појачало, обрубљено магента-напонским појачалом, (обрисани цијан-излазни ступањ и обрисани зелено-напонски пребацивач нивоа) оцилирани цијан и зелено-излазни појачавач, обрисано црвено-струјно огледало.
Примене аналогних интегрисаних кола
Постоје различити примери за дизајн аналогних интегрисаних кола, као што су кола за управљање напајањем, операциона појачала и сензори који се користе са непрекидним сигналима за обављање функција као што су активно филтрирање, расподела снаге за компоненте са чипом, мешање итд.
Примена аналогне ИЦ за активно филтрирање
Аналогни дизајн интегрисаних кола користи се за активно филтрирање. Користи се активни филтер или аналогни електронски филтер активне електроничке компоненте попут појачала која се користе за побољшање перформанси и предвидљивости филтера избегавањем гломазних и скупих индуктора.
Постоје различите конфигурације активног филтера (електронска топологија филтера) која укључује филтер са саллен-кључем , променљиви филтри стања, вишеструки филтри повратних информација и тако даље.
Примена аналогне ИЦ за круг за управљање напајањем
У дизајну аналогних интегрисаних кола (или било којих интегрисаних кола), све електричне и електронске компоненте које се користе и интегришу за пројектовање интегрисаног кола захтевају напајање. Ова потребна електрична снага дистрибуира се на компоненте чипа помоћу мреже проводника дизајнираних на чипу. Коло за управљање напајањем укључује анализу и пројектовање ових врста мрежа (мрежа проводника) које се користе за дистрибуцију снаге унутар кола.
Примена аналогне ИЦ за мешање фреквенција
Мешач фреквенције који се назива и мешач (нелинеарни електрични круг) је аналогни дизајн интегрисаног кола који се користи за мешање фреквенција. Мешање фреквенција може се дефинисати као стварање нове фреквенције од два различита сигнала примењена на коло. Они се такође користе за преусмеравање сигнала са једног опсега фреквенције на други.
Примена аналогне ИЦ као оперативног појачала
ИЦ 741 Оп
Оперативно појачало приказано на горњој слици је најбољи темељни модул у дизајну аналогних интегрисаних кола. Постоје различите врсте оперативних појачала, али ИЦ 741 Оп-Амп је најчешће коришћено оперативно појачало у многим апликацијама. Једноставан однос улаза / излаза (И / О) оп-појачала разлог је коришћења оп-појачала у дизајну аналогних интегрисаних кола.
Круг уштеде енергије од Едгефккитс.цом
Уштеда енергије за пројекат индустрије и комерцијалних установа је апликација једног од дизајна аналогних интегрисаних кола, наиме ИЦ 741 оп-амп. Да би се смањио губитак снаге у индустрији, кондензатори са скретницом користе се за обезбеђивање компензације фактора снаге. Фактор снаге може се дефинисати као однос стварне или активне снаге према привидној снази или збир активне и реактивна снага .
Како се фактор снаге смањује, потребно је више енергије да би се задовољила потреба за оптерећењем. Тако ће се ефикасност смањити, а трошкови (рачун за струју) повећати. У овом систему, нул-напонски импулс и нул-струјни импулс имају временско кашњење између себе, што је прикладно генерисано круговима оперативног појачала у режиму упоређивања. Они се напајају на два прекидача на 8051 микроконтролер који приказује губитак снаге услед индуктивног оптерећења на ЛЦД-у.
Блок шема уштеде енергије од Едгефккитс.цом
Напон на потенцијалном трансформатору се доводи на оперативно појачало које делује као детектор преласка нуле В, а струја на струјном трансформатору на оперативно појачало које делује као детектор преласка на нулу И. Излази ових оперативних појачала дају се на 8051 микроконтролер који контролише активирање релеја преко управљачког кола релеја ИЦ за повезивање кондензатора ранжирања у колу да би се постигао нулти губитак снаге.
Да ли познајете примене аналогних интегрисаних кола? Слободно поделите своје техничко знање и сумње у вези са електричним и електронски пројекти објављивањем својих коментара у одељку за коментаре испод.
