Integrinis grandynas taip pat vadinamas monolitiniu integriniu grandynu, mikroschema, mikroschema, o IC gali būti apibrėžiamas kaip rinkinys elektroninės grandinės su milijonais rezistorių kondensatoriai, tranzistoriai ir kiti komponentai yra integruoti į puslaidininkinę plokštelę arba mažą puslaidininkių medžiagos, paprastai silicio, plokštelę. Paprastai kiekvienas elektrinis ir elektroninis prietaisas, kurį naudojame kasdieniame gyvenime, yra integruotų grandinių taikymas. Nors IC sudaro keli milijardai tranzistorių ir kitų komponentų, tačiau jie vis tiek yra mažesnio dydžio, labai kompaktiški. Su pažanga į IC technologija laidžiosios linijos plotis integruotoje grandinėje sumažintas iki dešimčių nanometrų.
IC tipai
Yra skirtingų tipų IC pirmiausia IC skirstomi į du tipus, tokius kaip analoginiai integruoti grandynai ir skaitmeniniai integriniai grandynai. Šiame straipsnyje kaip specialus atvejis aptariame analoginių integrinių grandinių projektavimą ir taikymą.
Analoginiai integriniai grandynai
Analoginis IC
Analoginiai integriniai grandynai pirmiausia buvo sukurti naudojant rankinius skaičiavimus ir proceso rinkinio dalis prieš išradant mikroprocesorius ir kitas nuo programinės įrangos priklausančias projektavimo priemones. Projektuojant naudojamas analoginio integrinio grandyno dizainas operaciniai stiprintuvai , linijiniai reguliatoriai, osciliatoriai, aktyvūs filtrai ir fazės užrakintos kilpos. Puslaidininkių parametrai, tokie kaip galios išsklaidymas, stiprinimas ir varža, yra labiau susiję su analoginio integrinio grandyno projektavimu.
Analoginis integruotų grandinių dizainas
Analoginio IC projektavimo procesas apima sistemos projektavimą, grandinės projektavimą, komponentų projektavimą, grandinių modeliavimą, sistemos modeliavimą, integruotų grandinių išdėstymo dizainą, sujungimą, patikrinimą, gamybą, prietaiso derinimą, grandinės derinimą, sistemos derinimą. Skaitmeninio IC projektavimas gali būti automatizuotas, tačiau analoginio integrinio grandyno projektavimas yra labai sunkus, sudėtingas ir negali būti automatizuotas.
Praktinis analoginio integrinio grandyno projektavimas apima šiuos veiksmus:
Analoginis integruotų grandinių projektavimo procesas
Blokinio lygio sistema
Pirmiausia idėjos įgyvendinamos norint sukurti blokinio lygio dizainą norimam analoginiam integruotam grandynui. Skirtingi blokai yra suprojektuoti ir sujungti, kad būtų sukurta visa blokų lygio sistema.
Komponento lygio grandinė
Remiantis bloko lygio sistema, naudojami ir sujungti skirtingi tinkami komponentai, sudarantys komponento lygio grandinę. Naudojant šią grandinę kaip pagrindinę analoginio IC projektavimo grandinę, ji naudojama modeliavimui.
Komponento lygio grandinės tikrinimas
Komponento lygio grandinė naudojama patikrai. Šis grandinės dizainas yra imituojamas ir, remiantis modeliavimo rezultatais, patikrinama analoginės integrinės grandinės komponentų lygio grandinė.
Integruotas grandinių išdėstymas
Patikrinus analoginės integrinės grandinės komponento lygio grandinę naudojant modeliavimą. Analoginio integrinio grandyno išdėstymas sukurtas naudojant fizinį vertimą. Taigi yra sukurtas analoginio integrinio grandyno išdėstymas.
IC gamyba
Analoginių integrinių grandynų gamyba apima kelis etapus, pavyzdžiui, puslaidininkių plokštelių sukūrimą naudojant puslaidininkių medžiagą (arba tiesiogiai galima naudoti puslaidininkių plokšteles). Integruoti skirtingus elektros ir elektronikos komponentai tokius kaip rezistoriai, tranzistoriai ir kt. ant plokštelės ir pakuojant lustą, kad būtų suformuotas paketas IC.
IC testavimas ir derinimas
Tada bandoma ir derinama analoginė integrinė grandinė, kad būtų galima patikrinti rezultatus su apskaičiuotais rezultatais. Tada IC prototipas yra suprojektuotas ir naudojamas integruotosios grandinės apibūdinimui, o vertinimo plokštė naudojama vertinant analoginę integrinę grandinę.
Operacinio stiprintuvo analoginių integrinių grandinių projektavimas
Operacinio stiprintuvo IC 741 analoginės integrinės grandinės konstrukcijos komponentų lygio grandinės schema parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje. Jį sudaro rezistoriai ir tranzistoriai, integruoti į mikroschemą.
Analoginio IC 741 Op-Amp vidinės grandinės komponento lygio diagrama
Spalvotos dėžutės rodo: mėlynos diferencialo stiprintuvą, purpurinį įtampos stiprintuvą (mėlyną išvesties pakopą ir žalios įtampos lygio keitiklį), žalsvai mėlynos ir žalios išvesties stiprintuvą, raudonos srovės veidrodį.
Analoginio integrinio grandyno taikymai
Yra įvairių analoginių integrinių grandinių konstrukcijų pavyzdžių, tokių kaip energijos valdymo grandinės, operaciniai stiprintuvai ir jutikliai, kurie naudojami su nuolatiniais signalais tokioms funkcijoms atlikti kaip aktyvus filtravimas, galios paskirstymas komponentams, turintiems lustą, maišymas ir pan.
Analoginio IC taikymas aktyviam filtravimui
Aktyviam filtravimui naudojamas analoginio integrinio grandyno dizainas. Naudojamas aktyvus arba analoginis elektroninis filtras aktyviosios elektronikos komponentai kaip stiprintuvai, naudojami filtro veikimui ir nuspėjamumui pagerinti, išvengiant didelių gabaritų brangaus induktoriaus.
Yra įvairių konfigūracijų aktyvus filtras (elektroninė filtro topologija), kuris apima „sallen-key“ filtras , būsenos kintamieji filtrai, keli grįžtamojo ryšio filtrai ir pan.
Analoginio IC taikymas maitinimo valdymo grandinei
Projektuojant analoginius integrinius grandynus (ar bet kuriuos integruotus grandynus), visiems elektros ir elektronikos komponentams, kurie yra naudojami ir integruoti kuriant integrinį grandyną, reikia energijos. Ši reikalinga elektros energija paskirstoma mikroschemos komponentams, naudojant laidų tinklą, suprojektuotą mikroschemoje. Maitinimo valdymo grandinė apima šių tipų tinklų (laidininkų tinklo), naudojamų paskirstyti energiją grandinėje, analizę ir projektavimą.
Analoginio IC taikymas dažnių maišymui
Dažnių maišytuvas, dar vadinamas maišytuvu (netiesine elektros grandine), yra analoginis integrinės grandinės dizainas, naudojamas dažnių maišymui. Dažnio maišymą galima apibrėžti kaip naujo dažnio sukūrimą iš dviejų skirtingų grandinei taikomų signalų. Jie taip pat naudojami perkeliant signalus iš vieno dažnio diapazono į kitą.
Analoginio IC taikymas kaip operacinis stiprintuvas
IC 741 Op-Amp
Operacinis stiprintuvas, parodytas aukščiau esančiame paveikslėlyje, yra geriausias pagrindinis modulis analoginio integrinio grandyno konstrukcijoje. Yra įvairių tipų operaciniai stiprintuvai, tačiau IC 741 Op-Amp dažniausiai naudojamas operacinis stiprintuvas daugelyje programų. Paprastas įvesties / išvesties (įvesties / išvesties) santykis su op-amp yra priežastis, kodėl op-amp naudojamas analoginių integrinių grandinių projektavime.
„Power Saver Circuit“, sukurta „Edgefxkits.com“
Pramonės ir komercinių įstaigų energijos taupymo projektas yra vieno iš analoginių integrinių grandinių dizaino, būtent IC 741 op-amp, taikymas. Siekiant sumažinti galios nuostolius pramonėje, šuntiniai kondensatoriai naudojami galios koeficiento kompensavimui užtikrinti. Galios koeficientas gali būti apibrėžiamas kaip tikrosios galios arba aktyviosios ir regimosios galios santykis arba aktyviosios ir reaktyvioji galia .
Mažėjant galios koeficientui, norint patenkinti apkrovos poreikį, reikia daugiau energijos. Taigi efektyvumas sumažės, o išlaidos (elektros sąskaita) padidės. Šioje sistemoje nulinės įtampos impulsas ir nulio srovės impulsas turi laiko tarpą tarp jų, kurį tinkamai sukuria operacinių stiprintuvų grandinės lyginamuoju režimu. Jie tiekiami į du pertraukimo kaiščius 8051 mikrovaldiklis rodantis galios nuostolius dėl indukcinės LCD apkrovos.
Energijos taupymo schemos blokų schema, sukurta Edgefxkits.com
Potencialo transformatoriaus įtampa tiekiama į operacinį stiprintuvą, veikiantį kaip nulio kirtimo detektorius V, o srovė prie srovės transformatoriaus - į operacinį stiprintuvą, veikiantį kaip nulio kirtimo detektorius I. Šių operacinių stiprintuvų išėjimai pateikiami 8051 mikrovaldiklis kuris valdo relių veikimą per relės tvarkyklę IC, kad grandinėje būtų prijungti šuntiniai kondensatoriai, kad būtų prarasta nenuosekli galia.
Ar žinote analoginių integrinių grandynų programas? Nedvejodami pasidalykite savo techninėmis žiniomis ir abejonėmis dėl elektros ir elektronikos projektai paskelbdami komentarus žemiau esančiame komentarų skyriuje.
