Conception et applications de circuits intégrés analogiques

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Un circuit intégré est également appelé circuit intégré monolithique, puce, micropuce et IC peuvent être définis comme un ensemble de circuits électroniques avec des millions de résistances, des condensateurs, des transistors et d'autres composants sont intégrés sur une tranche de semi-conducteur ou une petite plaque de matériau semi-conducteur, généralement du silicium. En règle générale, chaque gadget électrique et électronique que nous utilisons dans notre vie quotidienne est une application de circuits intégrés. Même si les circuits intégrés se composent de plusieurs milliards de transistors et d'autres composants, ils sont néanmoins de plus petite taille, très compacts. Avec l'avancement de Technologie IC la largeur de ligne conductrice dans un circuit intégré est réduite à des dizaines de nanomètres.

Types de CI

Types de CI



Il y a différents types de CI Les circuits intégrés sont principalement classés en deux types tels que les circuits intégrés analogiques et les circuits intégrés numériques. Dans cet article, en tant que cas particulier, nous discutons de la conception et des applications des circuits intégrés analogiques.


Circuits intégrés analogiques

IC analogique

IC analogique



Les circuits intégrés analogiques ont été principalement conçus à l'aide de calculs manuels et de pièces de kit de traitement avant l'invention de microprocesseurs et d'autres outils de conception logiciels. La conception de circuits intégrés analogiques est utilisée pour la conception des amplificateurs opérationnels , régulateurs linéaires, oscillateurs, filtres actifs et boucles à verrouillage de phase. Les paramètres des semi-conducteurs tels que la dissipation de puissance, le gain et la résistance sont plus concernés dans la conception d'un circuit intégré analogique.

Conception de circuits intégrés analogiques

Le processus de conception de circuits intégrés analogiques comprend la conception du système, la conception de circuits, la conception de composants, les simulations de circuits, les simulations de système, la conception de la disposition des circuits intégrés, l'interconnexion, la vérification, la fabrication, le débogage des appareils, le débogage des circuits, le débogage du système. La conception de circuits intégrés numériques peut être automatisée, mais la conception de circuits intégrés analogiques est très difficile, difficile et ne peut pas être automatisée.

La conception pratique du circuit intégré analogique comprend les étapes suivantes:

Processus de conception de circuits intégrés analogiques

Processus de conception de circuits intégrés analogiques

Système de niveau de bloc

Principalement, les idées sont mises en œuvre pour concevoir une conception de niveau de bloc pour le circuit intégré analogique souhaité. Différents blocs sont conçus et connectés pour obtenir un système de niveau de bloc complet.


Circuit de niveau composant

Sur la base du système de niveau de bloc, différents composants appropriés sont utilisés et connectés de manière à former un circuit de niveau de composant. En utilisant ce circuit comme circuit de base pour la conception de circuits intégrés analogiques, il est utilisé pour la simulation.

Vérification du circuit de niveau composant

Le circuit de niveau composant est utilisé pour la vérification. Cette conception de circuit est simulée et, sur la base des résultats des simulations, le circuit de niveau composant du circuit intégré analogique est vérifié.

Disposition du circuit intégré

Après la vérification du circuit de niveau composant du circuit intégré analogique à l'aide de simulations. La disposition du circuit intégré analogique est conçue en utilisant la traduction physique. Ainsi, une disposition de circuit intégré analogique est conçue.

Fabrication d'IC

La fabrication de circuits intégrés analogiques implique plusieurs étapes telles que la création d'une tranche semi-conductrice en utilisant un matériau semi-conducteur (ou directement une tranche semi-conductrice peut être utilisée). Intégrer différents composants électriques et électroniques tels que des résistances, des transistors, etc. sur la tranche et emballer la puce pour former un circuit intégré.

Test et débogage IC

Le circuit intégré analogique est ensuite testé et débogué pour toute vérification des résultats avec les résultats estimés. Ensuite, un prototype IC est conçu et utilisé pour caractériser le circuit intégré et la carte d'évaluation est utilisée pour évaluer le circuit intégré analogique.

Conception de circuits intégrés analogiques d'amplificateur opérationnel

Le schéma de circuit au niveau des composants d'une conception de circuit intégré analogique de l'amplificateur opérationnel IC 741 est illustré dans la figure ci-dessous. Il se compose de résistances et de transistors intégrés sur une puce.

Diagramme de niveau des composants du circuit interne analogique IC 741 ampli-op

Diagramme de niveau des composants du circuit interne analogique IC 741 ampli-op

Les cases colorées représentent: un amplificateur différentiel bleu entouré, un amplificateur de tension magenta souligné, (un étage de sortie cyan souligné et un décalage de niveau de tension vert souligné) un amplificateur de sortie cyan et vert souligné, un miroir de courant rouge souligné.

Applications du circuit intégré analogique

Il existe différents exemples de conceptions de circuits intégrés analogiques tels que les circuits de gestion de l'alimentation, les amplificateurs opérationnels et les capteurs qui sont utilisés avec des signaux continus pour exécuter les fonctions telles que le filtrage actif, la distribution d'énergie pour les composants avec puce, le mélange, etc.

Application du circuit intégré analogique pour le filtrage actif

La conception de circuits intégrés analogiques est utilisée pour le filtrage actif. Le filtre actif ou le filtre électronique analogique utilise composants électroniques actifs comme les amplificateurs utilisés pour améliorer les performances et la prévisibilité d'un filtre en évitant l'inductance encombrante et coûteuse.

Il existe différentes configurations de filtre actif (topologie de filtre électronique) qui comprend filtre sallen-key , des filtres de variables d'état, plusieurs filtres de rétroaction, etc.

Application du circuit intégré analogique pour le circuit de gestion de l'alimentation

Dans la conception de circuits intégrés analogiques (ou de tout circuit intégré), tous les composants électriques et électroniques qui sont utilisés et intégrés pour concevoir le circuit intégré nécessitent de l'énergie. Cette puissance électrique requise est distribuée aux composants sur puce à l'aide d'un réseau de conducteurs conçu sur puce. Le circuit de gestion de l'alimentation comprend l'analyse et la conception de ces types de réseaux (réseau de conducteurs) qui sont utilisés pour distribuer l'énergie dans le circuit.

Application du circuit intégré analogique pour le mélange de fréquences

Le mélangeur de fréquence également appelé mélangeur (circuit électrique non linéaire) est une conception de circuit intégré analogique qui est utilisée pour le mélange de fréquence. Le mélange de fréquences peut être défini comme la création d'une nouvelle fréquence à partir de deux signaux différents appliqués au circuit. Ceux-ci sont également utilisés pour déplacer les signaux d'une plage de fréquences à une autre.

Application du circuit intégré analogique comme amplificateur opérationnel

Amplificateur opérationnel IC 741

Amplificateur opérationnel IC 741

L'amplificateur opérationnel illustré dans la figure ci-dessus est le meilleur module fondamental dans la conception de circuits intégrés analogiques. Il existe différents types d'amplificateurs opérationnels, mais IC 741 Op-Amp est l'amplificateur opérationnel le plus fréquemment utilisé dans de nombreuses applications. La simple relation entrée / sortie (E / S) de l'amplificateur opérationnel est la raison de l'utilisation de l'amplificateur opérationnel dans la conception de circuits intégrés analogiques.

Circuit d

Circuit d'économie d'énergie par Edgefxkits.com

Le projet d’économiseur d’énergie pour les industries et les établissements commerciaux est une application de l’un des modèles de circuits intégrés analogiques, à savoir l’amplificateur opérationnel IC 741. Pour réduire la perte de puissance dans les industries, des condensateurs shunt sont utilisés pour fournir une compensation du facteur de puissance. Facteur de puissance peut être défini comme le rapport entre la puissance réelle ou la puissance active et la puissance apparente ou la somme des puissance réactive .

Lorsque le facteur de puissance diminue, il faut plus d'énergie pour répondre à la demande de charge. Ainsi, l'efficacité diminuera et le coût (facture d'électricité) augmentera. Dans ce système, l'impulsion de tension nulle et l'impulsion de courant nul ont un décalage temporel entre elles qui est généré de manière appropriée par des circuits amplificateurs opérationnels en mode comparateur. Ceux-ci sont acheminés vers les deux broches d'interruption du Microcontrôleur 8051 qui affiche la perte de puissance due à la charge inductive sur l'écran LCD.

Schéma de principe du circuit d

Schéma de principe du circuit d'économie d'énergie par Edgefxkits.com

La tension au transformateur de potentiel est appliquée à l'amplificateur opérationnel agissant comme détecteur de passage par zéro V, et le courant au transformateur de courant est envoyé à l'amplificateur opérationnel agissant en tant que détecteur de passage à zéro I. Les sorties de ces amplificateurs opérationnels sont données au Microcontrôleur 8051 qui contrôle l'actionnement des relais via un circuit intégré de commande de relais pour connecter des condensateurs de shunt dans le circuit pour ne faire aucune perte de puissance.

Connaissez-vous les applications des circuits intégrés analogiques? N'hésitez pas à partager vos connaissances techniques et vos doutes concernant l'électricité et projets électroniques en publiant vos commentaires dans la section commentaires ci-dessous.