Az integrált áramkört monolitikus integrált áramkörnek is nevezik, chip, mikrochip, és az IC meghatározható elektronikus áramkörök több millió ellenállással kondenzátorok, tranzisztorok és egyéb alkatrészek vannak integrálva egy félvezető ostyára vagy félvezető anyagból, általában szilíciumból álló kis lemezre. Általában minden elektromos és elektronikus eszköz, amelyet a mindennapi életünk során használunk, az integrált áramkörök alkalmazása. Annak ellenére, hogy az IC-k több milliárd tranzisztorból és egyéb alkatrészekből állnak, de mégis kisebbek, nagyon kompaktak. A bejutással IC technológia az integrált áramkörben a vezető vezeték szélessége tíz nanométerre csökken.

Az IC-k típusai

Vannak különböző típusú IC-k elsősorban az IC-ket két típusba sorolják, például analóg integrált áramkörökbe és digitális integrált áramkörökbe. Ebben a cikkben, mint különleges eset, az analóg integrált áramkörök tervezéséről és alkalmazásairól tárgyalunk.

Analóg integrált áramkörök

Analóg IC

Az analóg integrált áramköröket elsősorban kézi számítások és folyamatkészlet-részek felhasználásával tervezték meg a mikroprocesszorok és más szoftverfüggő tervezőeszközök feltalálása előtt. A tervezéshez analóg integrált áramkörtervezést használnak műveleti erősítők , lineáris szabályozók, oszcillátorok, aktív szűrők és fáziszárt hurkok. A félvezető paraméterek, például az energiaeloszlás, az erősítés és az ellenállás jobban foglalkoznak az analóg integrált áramkör tervezésével.

“3 fázisú váltakozó áramú motorvezérlő ”

Analóg integrált áramkör tervezés

Az analóg IC tervezési folyamat magában foglalja a rendszer tervezését, az áramkör tervezését, az alkatrész tervezését, az áramkör szimulációit, a rendszer szimulációit, az integrált áramkör elrendezésének tervezését, az összekapcsolást, az ellenőrzést, a gyártást, az eszköz hibakeresését, az áramkör hibakeresését, a rendszer hibakeresését. A digitális IC tervezés automatizálható, de az analóg integrált áramköri tervezés nagyon nehéz, kihívást jelent és nem automatizálható.

Az analóg integrált áramkör gyakorlati kialakítása a következő lépéseket tartalmazza:

Analóg integrált áramkör-tervezési folyamat

Blokkszintű rendszer

Elsősorban a kívánt analóg integrált áramkör blokkszintű tervezésének ötleteit valósítják meg. Különböző blokkokat tervezünk és kötünk össze, hogy teljes blokkszintű rendszert kapjunk.

Alkatrészszintű áramkör

A blokkszintű rendszer alapján különböző megfelelő alkatrészeket használnak és csatlakoztatnak oly módon, hogy alkossanak egy komponensszintű áramkört. Ezt az áramkört az analóg IC tervezés alapvető áramköreként használva szimulációra használják.

Komponens szintű áramkör ellenőrzése

A hitelesítéshez az alkatrészszintű áramkört használják. Ezt az áramköri kialakítást szimulálják, és a szimulációs eredmények alapján ellenőrzik az analóg integrált áramkör alkatrészszintű áramkörét.

Integrált áramkör elrendezés

Az analóg integrált áramkör alkatrész szintű áramkörének szimulációkkal történő ellenőrzése után. Az analóg integrált áramkör elrendezését fizikai fordítással tervezik. Így analóg integrált áramköri elrendezést tervezünk.

Az IC gyártása

Az analóg integrált áramkörök gyártása több lépésből áll, például félvezető ostya létrehozása félvezető anyag felhasználásával (vagy közvetlenül félvezető ostya használható). A különböző integrálása elektromos és elektronikai alkatrészek mint például az ellenállások, tranzisztorok stb. az ostyán, és a chip csomagolása az IC csomag kialakításához.

IC tesztelése és hibakeresése

Ezután az analóg integrált áramkört teszteljük és hibakeresés céljából ellenőrizzük az eredményeket a becsült eredményekkel. Ezután az IC prototípust tervezik és használják az integrált áramkör jellemzésére, és az analóg integrált áramkör kiértékelésére szolgáló kiértékelő táblát használják.

Működési erősítő analóg integrált áramkörtervezés

Az IC 741 műveleti erősítő analóg integrált áramkörének alkatrészszintű kapcsolási rajzát az alábbi ábra mutatja. Chipbe integrált ellenállásokból és tranzisztorokból áll.

Az analóg IC 741 Op-Amp belső áramkör alkatrészszint-diagramja

A színes dobozok a következőket mutatják: vázolt kék-differenciál erősítő, vázolt bíborfeszültségű erősítő ((vázolt cián kimeneti fokozat és vázolt zöld feszültség szint váltó) vázolt cián és zöld kimenetű erősítő, vázolt vörösáramú tükör.

Analóg integrált áramkör alkalmazásai

Különböző példák vannak az analóg integrált áramkörök kialakítására, például az energiagazdálkodási áramkörökre, az operációs erősítőkre és az érzékelőkre, amelyeket folyamatos jelekkel használnak olyan funkciók végrehajtására, mint az aktív szűrés, a chipben lévő alkatrészek áramelosztása, keverés stb.

Analóg IC alkalmazása aktív szűréshez

Az aktív szűréshez analóg integrált áramköri kialakítást használnak. Aktív szűrő vagy analóg elektronikus szűrő hasznos aktív elektronikai alkatrészek mint az erősítők, amelyeket a szűrő teljesítményének és kiszámíthatóságának javítására használnak, elkerülve a terjedelmes és drága induktivitást.

Az aktív szűrőnek (elektronikus szűrő topológia) különböző konfigurációi vannak, amelyek magukban foglalják sallen-key szűrő , állapot változó szűrők, több visszacsatoló szűrő és így tovább.

Analóg IC alkalmazása az energiagazdálkodási áramkörhöz

Az analóg integrált áramkörök (vagy bármilyen integrált áramkörök) tervezésénél az integrált áramkör tervezéséhez használt és beépített összes elektromos és elektronikai alkatrész áramot igényel. Ezt a szükséges elektromos energiát a chipre tervezett vezetőhálózaton keresztül osztják el az on chipeken. Az energiagazdálkodási áramkör magában foglalja az ilyen típusú hálózatok (vezetőhálózat) elemzését és megtervezését, amelyeket az áramkörön belüli energiaelosztáshoz használnak.

Analóg IC alkalmazása a frekvenciakeveréshez

A frekvenciakeverő, amelyet keverőként (nemlineáris elektromos áramkörként) is neveznek, egy analóg integrált áramkör, amelyet frekvenciakeverésre használnak. A frekvenciakeverés meghatározható úgy, hogy új frekvenciát hoz létre az áramkörre alkalmazott két különböző jelből. Ezeket arra is használják, hogy a jelek egyik frekvenciatartományt a másikra tolják.

Analóg IC alkalmazása műveleti erősítőként

IC 741 Op-Amp

A fenti ábrán látható műveleti erősítő a legjobb alapvető modul az analóg integrált áramkör kialakításában. Különböző típusú működési erősítők léteznek, de számos alkalmazásban az IC 741 Op-Amp a leggyakrabban használt műveleti erősítő. Az op-amp egyszerű bemeneti / kimeneti (I / O) kapcsolata okozza az op-amp alkalmazását az analóg integrált áramkörök tervezésében.

Energiatakarékos áramkör: Edgefxkits.com

Az ipari és kereskedelmi létesítmények energiatakarékos projektje az analóg integrált áramkörök egyikének alkalmazása, nevezetesen az IC 741 op-amp. Az ipar energiaveszteségének csökkentése érdekében a sönt kondenzátorokat használják a teljesítménytényező kompenzálásához. Teljesítménytényező meghatározható a valós teljesítmény vagy az aktív és a látszólagos teljesítmény arányaként vagy az aktív és reaktív teljesítmény .

A teljesítménytényező csökkenésével több energiára van szükség a terhelésigény kielégítéséhez. Így csökken a hatékonyság és nő a költség (áramszámla). Ebben a rendszerben a nulla feszültségű impulzus és a nulla áramimpulzus között van időeltolódás, amelyet komparátor üzemmódban megfelelő műveleti erősítő áramkörök generálnak. Ezeket a két megszakító csapra táplálják 8051 mikrovezérlő amely az induktív terhelés miatti energiaveszteséget mutatja az LCD-n.

Energiatakarékos áramköri blokkdiagram, az Edgefxkits.com

A potenciális transzformátor feszültségét az V. nulla keresztezési detektorként működő műveleti erősítőbe táplálják, az áramváltónál pedig az áramot az I. nulla keresztezési detektorként működő műveleti erősítőbe táplálják. Ezen műveleti erősítők kimeneteit a 8051 mikrovezérlő amely a relék működtetését vezérli a relés meghajtó IC-n keresztül a sönt kondenzátorok áramkörbe történő csatlakoztatásához nulla teljesítményveszteség elérése érdekében.

Ismeri az analóg integrált áramkörök alkalmazását? Bátran ossza meg műszaki ismereteit és kétségeit az elektromos és elektronikai projektek az alábbi megjegyzés szakaszban tegye meg észrevételeit.