Un circuit integrat també s’anomena circuit integrat monolític, xip, microxip i IC es pot definir com un conjunt de circuits electrònics amb milions de resistències, condensadors, transistors i altres components s’integren en una hòstia semiconductora o en una placa petita de material semiconductor, generalment silici. Normalment, tots els aparells elèctrics i electrònics que fem servir en el nostre dia a dia són una aplicació de circuits integrats. Tot i que els circuits integrats consten de diversos milions de transistors i altres components, però són de mida més petita, molt compactes. Amb l 'avanç a Tecnologia IC l'amplada de la línia conductora en un circuit integrat es redueix a desenes de nanòmetres.
Tipus de CI
N’hi ha diferents tipus de CI principalment els CI es classifiquen en dos tipus, com ara circuits integrats analògics i circuits integrats digitals. En aquest article, com a cas especial, discutim sobre el disseny i les aplicacions de circuits integrats analògics.
Circuits integrats analògics
CI analògic
Els circuits integrats analògics es van dissenyar principalment mitjançant càlculs manuals i peces del kit de procés abans de la invenció de microprocessadors i altres eines de disseny dependents del programari. El disseny de circuits integrats analògics s’utilitza per al disseny amplificadors operatius , reguladors lineals, oscil·ladors, filtres actius i bucles de fase bloquejats. Els paràmetres de semiconductors com la dissipació de potència, el guany i la resistència estan més preocupats en el disseny de circuits integrats analògics.
Disseny de circuits integrats analògics
El procés de disseny de circuits analògics inclou el disseny de sistemes, disseny de circuits, disseny de components, simulacions de circuits, simulacions de sistemes, disseny de disposició de circuits integrats, interconnexió, verificació, fabricació, depuració de dispositius, depuració de circuits, depuració de sistemes. El disseny de circuits digitals digitals es pot automatitzar, però el disseny de circuits integrats analògics és molt difícil, difícil i no es pot automatitzar.
El pràctic disseny de circuits integrats analògics implica els següents passos:
Procés de disseny de circuits integrats analògics
Sistema de blocs
Principalment s’implementen les idees per dissenyar el disseny a nivell de blocs per al circuit integrat analògic desitjat. Es dissenyen i connecten diferents blocs per obtenir un sistema complet de nivell de blocs.
Circuit de nivell de component
Basat en el sistema de nivell de bloc, s’utilitzen i connecten diferents components adequats de manera que es formi un circuit de nivell de component. Utilitzant aquest circuit com a circuit bàsic per al disseny de circuits analògics, s’utilitza per a la simulació.
Verificació del circuit de nivell de component
El circuit de nivell de component s’utilitza per a la verificació. Aquest disseny de circuits es simula i, a partir dels resultats de simulacions, es verifica el circuit de nivell de component del circuit integrat analògic.
Disseny de circuits integrats
Després de la verificació del circuit de nivell de component del circuit integrat analògic mitjançant simulacions. El disseny del circuit integrat analògic està dissenyat mitjançant la traducció física. Així, es dissenya un disseny de circuits integrats analògics.
Fabricació de CI
La fabricació de circuits integrats analògics implica diversos passos, com ara la creació d'una hòstia semiconductora mitjançant material semiconductor (o es pot utilitzar directament una hòstia semiconductora). Integrar diferents components elèctrics i electrònics com ara resistències, transistors, etc. a l'hòstia i embalatge del xip per formar el paquet IC.
IC de proves i depuració
A continuació, es prova i es depura el circuit integrat analògic per comprovar els resultats amb els resultats estimats. Després es dissenya i s’utilitza el prototip IC per caracteritzar el circuit integrat i s’utilitza la placa d’avaluació per avaluar el circuit integrat analògic.
Disseny de circuits integrats analògics d'amplificador operacional
La figura següent mostra el diagrama de circuits a nivell de component d’un disseny de circuits integrats analògics de l’amplificador operatiu IC 741. Consisteix en resistències i transistors integrats en un xip.
Diagrama de nivell de components del circuit intern IC-741 Op-Amp analògic
Les caixes de colors representen: amplificador diferencial de color blau, amplificador de tensió magenta, (etapa de sortida de cian i canvi de nivell de voltatge verd), amplificador de sortida de color cian i verd, mirall de corrent vermell.
Aplicacions del circuit integrat analògic
Hi ha diferents exemples de dissenys de circuits integrats analògics, com ara circuits de gestió d’energia, amplificadors operatius i sensors que s’utilitzen amb senyals continus per realitzar funcions com ara filtratge actiu, distribució d’energia per a components amb xip, mescla, etc.
Aplicació de CI analògic per al filtratge actiu
El disseny de circuits integrats analògics s’utilitza per al filtratge actiu. S'utilitza un filtre actiu o filtre electrònic analògic components electrònics actius com els amplificadors que s’utilitzen per millorar el rendiment i la previsibilitat d’un filtre evitant l’inductor voluminós i car.
Hi ha diferents configuracions de filtre actiu (topologia de filtre electrònic) que inclou filtre de clau sallen , filtres variables d'estat, diversos filtres de retroalimentació, etc.
Aplicació de CI analògic per a circuits de gestió de potència
En el disseny de circuits integrats analògics (o qualsevol circuit integrat), tots els components elèctrics i electrònics que s’utilitzen i s’integren per dissenyar el circuit integrat requereixen alimentació. Aquesta energia elèctrica necessària es distribueix als components del xip mitjançant una xarxa de conductors dissenyats al xip. El circuit de gestió d’energia inclou l’anàlisi i el disseny d’aquest tipus de xarxes (xarxa de conductors) que s’utilitzen per distribuir energia dins del circuit.
Aplicació de CI analògic per a la barreja de freqüències
El mesclador de freqüència també anomenat mesclador (circuit elèctric no lineal) és un disseny de circuits integrats analògics que s’utilitza per a la mescla de freqüències. La barreja de freqüències es pot definir com la creació d’una nova freqüència a partir de dos senyals diferents aplicats al circuit. Aquests també s'utilitzen per canviar els senyals d'un rang de freqüència a un altre.
Aplicació de CI analògic com a amplificador operacional
IC 741 Op-Amp
L'amplificador operacional que es mostra a la figura anterior és el millor mòdul fonamental en el disseny de circuits integrats analògics. Hi ha diferents tipus d’amplificadors operatius, però l’amplificador operatiu IC 741 s’utilitza amb més freqüència en moltes aplicacions. La simple relació d'entrada / sortida (E / S) d'un amplificador operatiu és la raó per la qual s'utilitza un amplificador operatiu en el disseny de circuits integrats analògics.
Circuit d’estalvi d’energia de Edgefxkits.com
El projecte d’estalvi d’energia per a indústries i establiments comercials és una aplicació d’un dels dissenys de circuits integrats analògics, és a dir, amplificador operatiu IC 741. Per reduir la pèrdua de potència a la indústria s’utilitzen condensadors derivats per proporcionar compensació del factor de potència. Factor de potència es pot definir com la proporció de potència real o activa a la potència aparent o suma d’actiu i potència reactiva .
A mesura que el factor de potència disminueix, es necessita més energia per satisfer la demanda de càrrega. D'aquesta manera, l'eficiència disminuirà i augmentarà el cost (factura d'energia). En aquest sistema, el pols de tensió zero i el pols de corrent zero tenen un retard de temps entre ells, generat adequadament pels circuits amplificadors operatius en mode comparador. Aquests s’alimenten als dos pins d’interrupció del Microcontrolador 8051 que mostra la pèrdua de potència a causa de la càrrega inductiva a la pantalla LCD.
Diagrama de blocs de circuits d’estalvi d’energia per Edgefxkits.com
La tensió del transformador de potencial s’alimenta a l’amplificador operacional que actua com a detector de creuament zero V, i el corrent al transformador de corrent s’alimenta a l’amplificador operatiu que actua com a detector de creuament zero I. Les sortides d’aquests amplificadors operatius es donen al Microcontrolador 8051 que controla l'actuació dels relés mitjançant el controlador IC del relé per connectar condensadors de derivació al circuit per produir una pèrdua de potència nul·la.
Coneixeu aplicacions de circuits integrats analògics? No dubteu a compartir els vostres coneixements tècnics i dubtes sobre l’electricitat i projectes electrònics publicant els vostres comentaris a la secció de comentaris a continuació.
