Integrēto shēmu sauc arī par monolītu integrālo shēmu, mikroshēmu, mikroshēmu un IC var definēt kā elektroniskās shēmas ar miljoniem rezistoru kondensatori, tranzistori un citas sastāvdaļas ir integrētas pusvadītāju plāksnītē vai mazā pusvadītāju materiāla, parasti silīcija, plāksnē. Parasti katrs elektriskais un elektroniskais sīkrīks, ko izmantojam ikdienas dzīvē, ir integrēto shēmu pielietojums. Lai arī IC sastāv no vairākiem miljardiem tranzistoru un citu komponentu, tomēr tie tomēr ir mazāka izmēra, ļoti kompakti. Ar virzību uz priekšu IC tehnoloģija vadošās līnijas platums integrētajā shēmā tiek samazināts līdz desmitiem nanometru.
IC veidi
Tur ir dažāda veida IC galvenokārt mikroshēmas tiek klasificētas divos veidos, piemēram, analogās integrētās shēmas un digitālās integrētās shēmas. Šajā rakstā kā īpašs gadījums tiek apspriests analogo integrēto shēmu dizains un lietojumi.
Analogās integrētās shēmas
Analogais IC
Pirms mikroprocesoru un citu programmatūras atkarīgu projektēšanas rīku izgudrošanas galvenokārt tika izstrādātas analogās integrētās shēmas, izmantojot rokas aprēķinus un procesa komplekta daļas. Projektēšanai tiek izmantots analogās integrālās shēmas dizains operatīvie pastiprinātāji , lineārie regulatori, oscilatori, aktīvie filtri un fāzes bloķētās cilpas. Pusvadītāju parametri, piemēram, jaudas izkliede, pastiprinājums un pretestība, vairāk attiecas uz analogās integrālās shēmas projektēšanu.
Analogu integrēto shēmu dizains
Analogā IC projektēšanas process ietver sistēmas projektēšanu, ķēdes dizainu, komponentu dizainu, ķēdes simulācijas, sistēmas simulācijas, integrētās shēmas izkārtojuma dizainu, savstarpēju savienošanu, verifikāciju, izgatavošanu, ierīces atkļūdošanu, ķēdes atkļūdošanu, sistēmas atkļūdošanu. Digitālo IC dizainu var automatizēt, bet analogās integrētās shēmas dizains ir ļoti sarežģīts, izaicinošs un to nevar automatizēt.
Praktiskais analogās integrētās shēmas dizains ietver šādas darbības:
Analogu integrēto shēmu projektēšanas process
Bloku līmeņa sistēma
Galvenokārt idejas tiek realizētas bloka līmeņa dizaina projektēšanai vēlamajai analogajai integrālajai shēmai. Lai iegūtu pilnīgu bloku līmeņa sistēmu, tiek izstrādāti un savienoti dažādi bloki.
Komponenta līmeņa ķēde
Pamatojoties uz bloku līmeņa sistēmu, tiek izmantoti un savienoti dažādi piemēroti komponenti, lai izveidotu komponentu līmeņa ķēdi. Izmantojot šo shēmu kā pamata shēmu analogās IC projektēšanai, to izmanto simulācijai.
Komponenta līmeņa ķēdes pārbaude
Verifikācijai tiek izmantota komponentu līmeņa ķēde. Šis ķēdes dizains tiek simulēts, un, pamatojoties uz simulācijas rezultātiem, tiek pārbaudīta analogās integrālās shēmas komponentu līmeņa shēma.
Integrētās shēmas izkārtojums
Pēc analogās integrālās shēmas komponentu līmeņa ķēdes pārbaudes, izmantojot simulācijas. Analogās integrētās shēmas izkārtojums ir veidots, izmantojot fizisko tulkošanu. Tādējādi tiek veidots analogās integrālās shēmas izkārtojums.
IC izgatavošana
Analogo integrālo shēmu izgatavošana ietver vairākus posmus, piemēram, pusvadītāju plāksnes izveidošanu, izmantojot pusvadītāju materiālu (vai tieši var izmantot pusvadītāju plāksni). Dažādu integrēšana elektriskās un elektroniskās sastāvdaļas piemēram, rezistori, tranzistori utt. uz plāksnītes un mikroshēmas iepakošana, veidojot IC paketi.
IC testēšana un atkļūdošana
Pēc tam tiek pārbaudīta un atkļūdota analogā integrālā shēma, lai pārbaudītu rezultātus ar aprēķinātajiem rezultātiem. Tad IC prototips tiek izstrādāts un izmantots integrētās shēmas raksturošanai, un vērtēšanas panelis tiek izmantots analogās integrālās shēmas novērtēšanai.
Operatīvās pastiprinātāja analogās integrālās shēmas dizains
Operacionālā pastiprinātāja IC 741 analogās integrētās shēmas konstrukcijas komponentu līmeņa shēma parādīta zemāk redzamajā attēlā. Tas sastāv no mikroshēmā integrētiem rezistoriem un tranzistoriem.
Analogā IC 741 Op-Amp iekšējās ķēdes komponentu līmeņa diagramma
Krāsainās kastes apzīmē: kontūrzilā diferenciāļa pastiprinātāju, kontūrkrustojuma spuldzes pastiprinātāju (izklāstīto ciāna izejas posmu un iezīmēto zaļā sprieguma līmeņa pārslēdzēju) kontūras ciāna un zaļās izejas pastiprinātāju, kontūras sarkanās strāvas spoguli.
Analogās integrētās shēmas pielietojums
Ir dažādi piemēri analogo integrēto shēmu dizainam, piemēram, jaudas pārvaldības shēmas, operatīvie pastiprinātāji un sensori, kas tiek izmantoti ar nepārtrauktiem signāliem tādu funkciju veikšanai kā aktīvā filtrēšana, jaudas sadale komponentiem ar mikroshēmu, sajaukšana utt.
Analogā IC izmantošana aktīvai filtrēšanai
Aktīvai filtrēšanai tiek izmantots analogās integrālās shēmas dizains. Aktīvais filtrs vai analogais elektroniskais filtrs izmanto aktīvās elektronikas komponenti piemēram, pastiprinātāji, ko izmanto, lai uzlabotu filtra veiktspēju un paredzamību, izvairoties no lielgabarīta un dārga induktora.
Ir dažādas aktīvā filtra konfigurācijas (elektroniskā filtra topoloģija), kas ietver sallen-key filtrs , norādiet mainīgo filtrus, vairākus atgriezeniskās saites filtrus un tā tālāk.
Analogā IC izmantošana enerģijas pārvaldības ķēdē
Analogās integrētās shēmas (vai jebkuras integrētās shēmas) projektēšanā visām elektriskās un elektroniskās komponentēm, kuras tiek izmantotas un integrētas integrālās shēmas projektēšanai, ir nepieciešama jauda. Šī nepieciešamā elektriskā jauda tiek sadalīta uz mikroshēmas sastāvdaļām, izmantojot uz mikroshēmas izveidotu vadītāju tīklu. Strāvas pārvaldības ķēde ietver šāda veida tīklu (vadītāju tīkla) analīzi un projektēšanu, kas tiek izmantoti enerģijas sadalei ķēdē.
Analogā IC pielietošana frekvenču sajaukšanai
Frekvenču maisītājs, ko sauc arī par maisītāju (nelineārā elektriskā ķēde), ir analogās integrālās shēmas dizains, ko izmanto frekvences sajaukšanai. Frekvenču sajaukšanu var definēt kā jaunas frekvences radīšanu no diviem dažādiem ķēdē pielietotiem signāliem. Tos izmanto arī signālu novirzīšanai no viena frekvences diapazona uz citu.
Analogā IC kā operatīvā pastiprinātāja izmantošana
IC 741 Op-Amp
Operatīvais pastiprinātājs, kas parādīts iepriekšējā attēlā, ir labākais analogās integrētās shēmas dizaina pamatmodulis. Pastāv dažādi operatīvo pastiprinātāju veidi, taču IC 741 Op-Amp visbiežāk tiek izmantots operatīvajā pastiprinātājā. Op-amp vienkāršā ievades / izejas (I / O) saistība ir iemesls, kāpēc op-amp izmanto analogo integrālo shēmu projektēšanā.
Enerģijas taupīšanas shēma no Edgefxkits.com
Enerģijas taupītājs rūpniecības un komercuzņēmumu projektam ir viena no analogo integrālo shēmu konstrukcijām, proti, IC 741 op-amp. Lai samazinātu jaudas zudumus nozarēs, jaudas koeficienta kompensācijai tiek izmantoti šunta kondensatori. Spēka faktors var definēt kā reālās jaudas vai aktīvās un šķietamās jaudas attiecību vai aktīvās un reaktīvā jauda .
Samazinoties jaudas koeficientam, nepieciešams vairāk enerģijas, lai apmierinātu slodzes pieprasījumu. Tādējādi efektivitāte samazināsies un izmaksas (rēķins par elektrību) palielināsies. Šajā sistēmā nulles sprieguma impulsam un nulles strāvas impulsam ir laika nobīde starp tām, ko atbilstoši ģenerē operatīvās pastiprinātāja shēmas salīdzināšanas režīmā. Tie tiek padoti uz diviem pārtraukuma tapām 8051 mikrokontrolleris kas parāda strāvas zudumu LCD induktīvās slodzes dēļ.
Enerģijas taupīšanas shēmas bloķēšanas shēma, autors Edgefxkits.com
Spriegums pie potenciālā transformatora tiek ievadīts operatīvajā pastiprinātājā, kas darbojas kā nulles šķērsošanas detektors V, un strāva pie strāvas transformatora tiek piegādāta operatīvajam pastiprinātājam, kas darbojas kā nulles šķērsošanas detektors I. Šo darbības pastiprinātāju izejas tiek piešķirtas 8051 mikrokontrolleris kas kontrolē releju iedarbināšanu, izmantojot releja draivera IC, lai savienotu shunta kondensatorus ķēdē, lai zaudētu nulles jaudu.
Vai jūs zināt analogo integrēto shēmu pielietojumus? Jūtieties brīvi dalīties savās tehniskajās zināšanās un šaubās par elektrisko un elektronikas projekti ievietojot savus komentārus zemāk esošajā komentāru sadaļā.
