Projeto e aplicações de circuitos integrados analógicos

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Um circuito integrado também é chamado de circuito integrado monolítico, chip, microchip e IC pode ser definido como um conjunto de Circuitos eletrônicos com milhões de resistores, capacitores, transistores e outros componentes são integrados em uma placa semicondutora ou pequena placa de material semicondutor, geralmente silício. Normalmente, todo dispositivo elétrico e eletrônico que usamos em nossa vida cotidiana é uma aplicação de circuitos integrados. Mesmo que os CIs consistam em vários bilhões de transistores e outros componentes, eles ainda são menores em tamanho, muito compactos. Com o avanço em Tecnologia IC a largura da linha condutora em um circuito integrado é reduzida a dezenas de nanômetros.

Tipos de ICs

Tipos de ICs



tem diferentes tipos de ICs principalmente os ICs são classificados em dois tipos, como circuitos integrados analógicos e circuitos integrados digitais. Neste artigo, como um caso especial, discutiremos o projeto e as aplicações de circuitos integrados analógicos.


Circuitos Integrados Analógicos

CI analógico

CI analógico



Os circuitos integrados analógicos foram projetados principalmente usando cálculos manuais e peças do kit de processo antes da invenção dos microprocessadores e outras ferramentas de projeto dependentes de software. O projeto de circuito integrado analógico é usado para projetar amplificadores operacionais , reguladores lineares, osciladores, filtros ativos e loops de bloqueio de fase. Os parâmetros do semicondutor, como dissipação de potência, ganho e resistência, estão mais preocupados com o projeto do circuito integrado analógico.

Projeto de circuito integrado analógico

O processo de projeto de CI analógico inclui projeto de sistema, projeto de circuito, projeto de componente, simulações de circuito, simulações de sistema, projeto de layout de circuito integrado, interconexão, verificação, fabricação, depuração de dispositivo, depuração de circuito, depuração de sistema. O projeto do CI digital pode ser automatizado, mas o projeto do circuito integrado analógico é muito difícil, desafiador e não pode ser automatizado.

O projeto prático de circuito integrado analógico envolve as seguintes etapas:

Processo de projeto de circuito integrado analógico

Processo de projeto de circuito integrado analógico

Sistema de nível de bloco

Basicamente, as idéias são implementadas para projetar design de nível de bloco para o circuito integrado analógico desejado. Diferentes blocos são projetados e conectados para obter um sistema de nível de bloco completo.


Circuito de Nível de Componente

Com base no sistema de nível de bloco, diferentes componentes adequados são usados ​​e conectados de modo a formar um circuito de nível de componente. Usando este circuito como o circuito básico para projeto de IC analógico, ele é usado para simulação.

Verificando o Circuito de Nível de Componente

O circuito de nível de componente é usado para verificação. Este projeto de circuito é simulado e com base nos resultados das simulações, o circuito de nível de componente do circuito integrado analógico é verificado.

Layout de circuito integrado

Após a verificação do circuito de nível de componente do circuito integrado analógico usando simulações. O layout do circuito integrado analógico é projetado usando a tradução física. Assim, um layout de circuito integrado analógico é projetado.

Fabricação de IC

A fabricação de circuitos integrados analógicos envolve várias etapas, como a criação de um wafer semicondutor usando material semicondutor (ou o wafer semicondutor pode ser usado). Integrando diferentes componentes elétricos e eletrônicos como resistores, transistores, etc. no wafer e embalagem do chip para formar o pacote IC.

Teste e depuração de IC

O circuito integrado analógico é então testado e depurado para qualquer verificação dos resultados com os resultados estimados. Em seguida, o protótipo IC é projetado e usado para caracterizar o circuito integrado e a placa de avaliação é usada para avaliar o circuito integrado analógico.

Projeto de circuito integrado analógico de amplificador operacional

O diagrama de circuito de nível de componente de um projeto de circuito integrado analógico do amplificador operacional IC 741 é mostrado na figura abaixo. Ele consiste em resistores e transistores integrados em um chip.

Diagrama de Nível de Componente do Circuito Interno Op-Amp 741 IC Analógico

Diagrama de Nível de Componente do Circuito Interno Op-Amp 741 IC Analógico

As caixas coloridas representam: amplificador diferencial azul delineado, amplificador de voltagem magenta delineado, (estágio de saída ciano delineado e deslocador de nível de voltagem verde delineado) amplificador de saída ciano e verde delineado, espelho de corrente vermelha delineado.

Aplicações de Circuito Integrado Analógico

Existem diferentes exemplos para projetos de circuitos integrados analógicos, como circuitos de gerenciamento de energia, amplificadores operacionais e sensores que são usados ​​com sinais contínuos para executar as funções, como filtragem ativa, distribuição de energia para componentes com chip, mixagem e assim por diante.

Aplicação de CI analógico para filtragem ativa

Projeto de circuito integrado analógico é usado para filtragem ativa. Filtro ativo ou filtro eletrônico analógico utiliza componentes eletrônicos ativos como amplificadores usados ​​para melhorar o desempenho e a previsibilidade de um filtro, evitando o indutor volumoso e caro.

Existem diferentes configurações de filtro ativo (topologia de filtro eletrônico) que inclui filtro de chave sallen , filtros de variáveis ​​de estado, vários filtros de feedback e assim por diante.

Aplicação de CI analógico para circuito de gerenciamento de energia

No projeto de circuito integrado analógico (ou em qualquer circuito integrado), todos os componentes elétricos e eletrônicos usados ​​e integrados para projetar o circuito integrado requerem energia. Essa energia elétrica necessária é distribuída para os componentes do chip usando uma rede de condutores projetados no chip. O circuito de gerenciamento de energia inclui a análise e o projeto desses tipos de redes (rede de condutores) que são usados ​​para distribuir energia dentro do circuito.

Aplicação de CI analógico para mistura de frequência

O misturador de frequência, também chamado de misturador (circuito elétrico não linear), é um projeto de circuito integrado analógico usado para mistura de frequência. A mistura de frequência pode ser definida como a criação de uma nova frequência a partir de dois sinais diferentes aplicados ao circuito. Eles também são usados ​​para mudar os sinais de uma faixa de frequência para outra.

Aplicação de CI analógico como amplificador operacional

IC 741 Op-Amp

IC 741 Op-Amp

O amplificador operacional mostrado na figura acima é o melhor módulo fundamental no projeto de circuito integrado analógico. Existem diferentes tipos de amplificadores operacionais, mas o IC 741 Op-Amp é o amplificador operacional usado com mais frequência em muitas aplicações. A relação simples de entrada / saída (I / O) do amplificador operacional é a razão por trás do uso do amplificador operacional no projeto de circuitos integrados analógicos.

Circuito de economia de energia por Edgefxkits.com

Circuito de economia de energia por Edgefxkits.com

O projeto de economia de energia para indústrias e estabelecimentos comerciais é uma aplicação de um dos projetos de circuito integrado analógico, ou seja, IC 741 op-amp. Para reduzir a perda de potência nas indústrias, os capacitores em derivação são usados ​​para fornecer compensação do fator de potência. Fator de potência pode ser definida como a razão da potência real ou ativa para a potência aparente ou a soma da potência ativa e potência reativa .

À medida que o fator de potência diminui, mais energia é necessária para atender à demanda de carga. Assim, a eficiência diminuirá e o custo (conta de energia) aumentará. Neste sistema, o pulso de tensão zero e o pulso de corrente zero têm um intervalo de tempo entre eles, o qual é gerado de forma adequada por circuitos amplificadores operacionais no modo comparador. Estes são alimentados para os dois pinos de interrupção do Microcontrolador 8051 que exibe a perda de energia devido à carga indutiva no LCD.

Diagrama de blocos de circuito de economia de energia por Edgefxkits.com

Diagrama de blocos de circuito de economia de energia por Edgefxkits.com

A tensão no transformador de potencial é alimentada ao amplificador operacional atuando como detector de cruzamento zero V, e a corrente no transformador de corrente é alimentada ao amplificador operacional atuando como detector de cruzamento zero I. As saídas destes amplificadores operacionais são fornecidas ao Microcontrolador 8051 que controla a atuação dos relés através do IC do driver do relé para conectar capacitores shunt no circuito para fazer perda de potência zero.

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