Главная | Обратная связь

Тема. Аналогові ІМС

Аналогові ІС застосовуються для посилення , перетворення та обробки сигналів , що змінюються в часі у вигляді безперервної функції . Інтегральних схем взагалі , і аналоговим зокрема , властиві ряд відмінних особливостей , які обумовлені специфікою їх технології .

1 . При розробці і проектуванні аналогових ІС насамперед прагнуть забезпечити широку універсальність і багатофункціональність , щоб знизити вартість виробу і підвищити ефективність виробництва.

2 . Наслідком багатофункціональності є функціональна надлишковість . Функціональна надмірність може бути використана для поліпшення характеристик ІС , підвищення їх надійності і т. п.

3 . Прагнення зменшити кількість технологічних операцій і пов'язане з цим широке використання транзисторних структур не тільки для посилення , але і для виконання функцій пасивних елементів . Число ж пасивних елементів прагнуть по можливості зменшити , замінюючи їх транзисторними структурами , оскільки технологія у них спільна .

4 . Для збільшення відсотка виходу придатних ІС , які відповідають заданим вимогам , проектована ІС повинна володіти низькою чутливістю до розкиду параметрів елементів .

5 . Широке застосування зворотних зв'язків для ряду цілей: корекції характеристик , виконання різних математичних

операцій і т. п.

6 . В аналогових ІС , як правило , застосовуються каскади з безпосереднім зв'язком , так як використання конденсаторів для розділення каскадів по постійному напрузі , по - перше , істотно погіршує характеристики каскадів в області низьких частот через порівняно малих значень ємностей і , по-друге , ускладнює технологію виробництва. Відмова від застосування конденсаторів вимагає прийняття заходів щодо стабілізації режиму по постійному струму і узгодження за рівнем постійного потенціалу окремих каскадів між собою і окремих ІС один з одним.

В даний час мікроелектронної промисловістю випускаються імпульсні і широкосмугові підсилювачі , підсилювачі низької , проміжної і високої частоти , виборчі підсилювачі , операційні підсилювачі і погоджують елементи , в якості яких найбільш часто застосовуються еміттерние і істоковие повторювачі .

Аналогові ІС будуються на елементарних каскадах або багатокаскадних секціях . До числа елементарних каскадів на біполярних транзисторах відносяться каскади із загальним емітером , загальним колектором і загальною базою . При використанні польових транзисторів їм аналогічні каскади із загальним витоком , загальним стоком і загальним затвором. Елементарні каскади є підсилювачами потужності. Поряд з посиленням потужності в них відбувається також або посилення напруги , або посилення струму , або і те й інше одночасно .

Основу номенклатури ІМС становлять ІМС , що реалізують основні та аналогові функції . Залежно від виконуваної функції аналогові ІМС поділяються на такі основні види : багатоцільові підсилювачі , операційні підсилювачі , компаратори напруги , обмежувачі , перемножителя , активні і пасивні фільтри , аналогово - цифрові і цифро - аналогові перетворювачі , стабілізатори напруги і струму , е , комутатори і ключі , формувачі , генератори , детектори , модулятори , змішувачі та ін При їх побудові використовують різні базові елементи , найчастіше ОП з додатковими ланцюгами.

Є також такі багатоцільові аналогові БІС , як програмовані ОУ і таймери . Програмовані ОУ складаються з одного або декількох ОУ , перебудовуються на два і більше режимів роботи. Таймери , настроюються зовнішньої комутацією зворотного зв'язку , реалізують спеціальні аналогові функції . Багатоцільові підсилювачі призначені для посилення сигналів в широкому діапазоні частот. До них відносяться підсилювачі низьких , проміжних і високих частот , видеоусилители і широкосмугові підсилювачі .

Найбільш поширеним видом аналогових ІМС широкого застосування є операційні підсилювачі (ОУ) , які здійснюють функцію посилення і виконують роль базового універсального елемента для побудови багатьох аналогових вузлів.

Компаратори напруги реалізують функцію порівняння і призначені для перетворення порогових сигналів в цифрову форму ; основу їх побудови складають ОУ .

Огранічіетелі , реалізують функцію обмеження і призначені для зміни форми сигналів , розробляють на основі базових елементів аналогових ІМС (ОУ , компараторів тощо) при спільному включенні таких нелінійних елементів , як діоди , стабілітрони , транзистори . Слід зазначити , що обмеження сигналів присутній у всіх аналогових ІМС.

Перемножителя реалізують функцію перемноження і призначені для перемноження двох аналогових сигналів. Їх застосування дозволило уніфікувати різноманітні функції радіотехнічних перетворень-модуляцію, множення, ділення, гетеродірованіе і демодуляцию частот. У вимірювальній техніці аналогові ІМС перемножителя здійснюють калібрування і масштабування сигналів.

Фільтри відносяться до ІМС, що виконує функції частотної селекції (фільтрації). Реалізація функції частотної фільтрації спільно з функцією посилення утворює радіотехнічні ланцюга, спеціалізовані для того чи іншого діапазону хвиль, значення реактивних параметрів, смуги частот, стабільності, потужності. Фільтрація в діапазоні низьких частот реалізується активними фільтрами на основі ОП. У діапазоні радіохвиль для фільтрації застосовуються коливальні LC-контури, в діапазоні НВЧ - мікрополоскові лінії. Поряд з традиційними фільтрами у вигляді LC-контурів, пьезокварцеових або електромеханічних резонаторів мікроелектроніка забезпечила розробку і серійний випуск ІМС частотної фільтрації у вигляді активних RC-ланцюгів і пристроїв на основі поверхневих хвиль і приладів із зарядним зв'язком.

Велике поширення в номенклатурі аналогових ІМС отримали також ІМС стабілізаторів напруги та взаємного перетворення аналогових і цифрових сигналів. Стабілізатори напруги призначені для стабілізації передавальних функцій; вони застосовуються практично у всіх електронних блоках. Аналого-цифрові і цифро-аналогові перетворювачі (АЦП і ЦАП) є основними ІМС для перетворення відповідно аналогових сигналів в цифровий код і цифрової інформації в аналогові сигнали. Їх застосування забезпечує цифрову обробку аналогових сигналів і подальше перетворення результатів обробки.

Аналогові комутатори і ключі призначені для розподілу в часі інформації, що надходить на обробку від декількох датчиків.

До аналоговим ІМС відносяться також деякі схеми формування, перетворення і сполучення сигналів: формувачі, генератори, детектори, змішувачі, модулятори, підсилювачі-формувачі, підсилювачі зчитування для ЗУ та ін Оскільки число таких схем велике, а стандартизація їх утруднена, для збереження переваг групових методів виробництва при їх побудові використовують різні базові елементи, найчастіше ОП з додатковими ланцюгами.

Для виготовлення аналогових ІМС використовують різні типові процеси біполярної і МДП-технології, а також гібридної технології. Освоєно масовий випуск цілого ряду серій аналогових напівпровідникових інтегральних мікросхем (К140, К142, К153, К154, К174, К190, К521, К551, К553, К554, К472, К590, К594, К1107, К1108 та ін.) Номенклатура аналогових БІС постійно розширюється. Склад серій аналогових ІМС розробляється не на базі основного функціонального елемента, а включає в себе широкий клас мікросхем різного схемотехнічного виконання, які в сукупності дозволяють реалізувати окремі групи пристроїв аналогового типу в мікроелектронному виконанні.

На відміну від цифрових аналогові ІМС нехарактеризуються сукупністю параметрів, єдиних для всіх типів схем. Кожна група аналогових ІМС характеризується певними параметрами, властивими тільки для однотипних ІМС.

СРС № 59