IC基礎知識(3)通用模擬,數字和混合訊號積體電路

2021-10-06 13:36:45 字數 1821 閱讀 5084

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承接上篇部落格:ic基礎知識(2)模擬和數字電子學導論

部落格首頁:李銳博恩

該教程概述了電氣工程師經常將其整合到其設計中的積體電路。

注:知識搬運,侵聯刪!

在上一教程中,我們討論了模擬ic和數字ic的區別,現在我們準備研究在許多電子系統中起重要作用的特定型別的積體電路。但是,您可能已經注意到我們引入了第三類:除了模擬和數字ic,我們還有混合訊號ic。顧名思義,混合訊號元件在同一封裝中包括模擬和數位電路。這種結合可以產生複雜的,高度整合的功能,這對現代電子裝置的設計至關重要。

如今,純數字積體電路已不像人們想象的那樣普遍。數位電路通常併入微控制器或專用積體電路(asic)中,這些微控制器或專用積體電路也包括模擬電路,這意味著它們屬於混合訊號類別。

儘管離散邏輯有些過時,但仍在製造和使用中。該術語指的是各個邏輯門以及基於低複雜度邏輯門的裝置,例如觸發器,多路復用器,計數器和暫存器。

離散邏輯重要性降低的原因之一是複雜的可程式設計邏輯器件(cpld)和現場可程式設計門陣列(fpga)提供的更高的效能和效率。這些ic使工程師可以通過使用硬體描述語言(hdl)「編寫」電路,然後將配置資料載入到裝置中來實現定製的數字功能。

這是fpga開發板的示例。

記憶體是數字和混合訊號系統的關鍵要素。不同型別的儲存器包括動態隨機訪問儲存器(dram),靜態隨機訪問儲存器(sram)和非易失性儲存器(例如快閃儲存器)。儘管快閃儲存器和ram存在於無數電子裝置中,但由於儲存器通常整合到其他型別的裝置中,因此儲存ic並不是特別常見。

微處理器是先進的計算裝置,代表了數位電路設計的最高要求。電氣工程師經常使用兩種型別的處理器ic:微控制器,包括各種外設,例如模數轉換器,計時器和通訊模組;以及針對數**算進行了優化的數字訊號處理器(dsp)。

此圖傳達了**處理器(cpu),處理器和微控制器之間的差異。

也許最廣泛和最基礎的模擬ic是運算放大器(op-amp)。這些高度通用的裝置不僅僅用於基本訊號放大,而且製造商已經生產出功能,封裝尺寸和效能規格各異的裝置。該系列教程的下一章提供了有關運算放大器的特性和應用的大量資訊。

該運算放大器將執行同相放大。

電壓基準ic產生精確,穩定的電壓,並經常與資料轉換器(在下一節中討論)結合使用,而模擬濾波器ic(也經常與資料轉換器配對)可提供高效能的頻率響應。模擬開關和模擬多路復用器使設計人員可以方便地控制或路由模擬訊號。

一類特殊的模擬ic是在高(或極高)頻率下工作並用於無線通訊裝置的模擬ic。這些rf(射頻)積體電路包括混頻器,低雜訊放大器(lna)和功率放大器(pa)。

關於這類ic,沒有太多要說的,因為常見的混合訊號裝置只是將我們已經討論過的常見模擬和數字裝置的功能組合在一起。

但是,我們確實需要提及構成混合訊號電路基礎的兩個裝置:資料轉換器。這些裝置使在模擬世界中使用數字處理成為可能,因為它們將資料從模擬領域轉換為數字領域,反之亦然。模數轉換器(adc)接受連續變化的輸入電壓,並使用二進位制數反覆逼近模擬電壓;數模轉換器(dac)接受二進位制數字作為輸入資料並生成相應的模擬波形。

該圖傳達了模擬訊號與該訊號的數字近似值之間的差異。

fpga/ic技術交流2020

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