Desain dan Aplikasi Analog Integrated Circuit

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Sirkuit terintegrasi juga disebut sebagai sirkuit terintegrasi monolitik, chip, microchip, dan IC dapat didefinisikan sebagai satu set sirkuit elektronik dengan jutaan resistor, kapasitor, transistor, dan komponen lainnya terintegrasi pada wafer semikonduktor atau plat kecil dari bahan semikonduktor, umumnya silicon. Biasanya, setiap gadget listrik dan elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah aplikasi sirkuit terpadu. Walaupun IC terdiri dari beberapa milyar transistor dan komponen lainnya namun tetap saja ukurannya lebih kecil, sangat kompak. Dengan kemajuan dalam Teknologi IC lebar garis konduksi dalam sirkuit terintegrasi dikurangi menjadi puluhan nanometer.

Jenis IC

Jenis IC



Ada berbagai jenis IC terutama IC diklasifikasikan menjadi dua jenis seperti sirkuit terintegrasi analog dan sirkuit terintegrasi digital. Pada artikel ini sebagai kasus khusus kita membahas tentang desain dan aplikasi sirkuit terintegrasi analog.


Sirkuit Terpadu Analog

IC Analog

IC Analog



Sirkuit terpadu analog terutama dirancang menggunakan kalkulasi tangan dan bagian kit proses sebelum penemuan mikroprosesor dan alat desain lain yang bergantung pada perangkat lunak. Desain sirkuit terintegrasi analog digunakan untuk mendesain penguat operasional , regulator linier, osilator, filter aktif, dan loop fase terkunci. Parameter semikonduktor seperti disipasi daya, penguatan, dan resistansi lebih diperhatikan dalam perancangan sirkuit terintegrasi analog.

Desain Sirkuit Terpadu Analog

Proses desain IC analog meliputi desain sistem, desain sirkuit, desain komponen, simulasi sirkuit, simulasi sistem, desain tata letak sirkuit terintegrasi, interkoneksi, verifikasi, fabrikasi, debug perangkat, debug sirkuit, debug sistem. Desain IC digital dapat diotomatiskan tetapi desain sirkuit terintegrasi analog sangat sulit, menantang, dan tidak dapat diotomatiskan.

Desain sirkuit terintegrasi analog praktis melibatkan langkah-langkah berikut:

Proses Desain Sirkuit Terpadu Analog

Proses Desain Sirkuit Terpadu Analog

Sistem Level Blok

Terutama gagasan diimplementasikan untuk merancang desain level blok untuk sirkuit terintegrasi analog yang diinginkan. Blok yang berbeda dirancang dan dihubungkan untuk mendapatkan sistem level blok yang lengkap.


Sirkuit Level Komponen

Berdasarkan sistem level blok, berbagai komponen yang sesuai digunakan dan dihubungkan sedemikian rupa sehingga membentuk sirkuit level komponen. Dengan menggunakan rangkaian ini sebagai rangkaian dasar untuk desain IC analog, digunakan untuk simulasi.

Memverifikasi Sirkuit Level Komponen

Sirkuit level komponen digunakan untuk verifikasi. Rancangan rangkaian ini disimulasikan dan berdasarkan hasil simulasi, rangkaian level komponen dari rangkaian terintegrasi analog diverifikasi.

Tata Letak Sirkuit Terpadu

Setelah verifikasi rangkaian level komponen rangkaian terintegrasi analog menggunakan simulasi. Tata letak sirkuit terintegrasi analog dirancang menggunakan terjemahan fisik. Dengan demikian, tata letak sirkuit terintegrasi analog dirancang.

Fabrikasi IC

Pembuatan rangkaian terintegrasi analog melibatkan beberapa tahapan seperti membuat wafer semikonduktor dengan menggunakan material semikonduktor (atau langsung dapat menggunakan wafer semikonduktor). Mengintegrasikan yang berbeda komponen listrik dan elektronik seperti resistor, transistor, dll pada wafer dan packing chip tersebut membentuk IC paket.

Pengujian dan Debugging IC

Sirkuit terintegrasi analog kemudian diuji dan di-debug untuk setiap pemeriksaan hasil dengan hasil yang diperkirakan. Kemudian prototipe IC dirancang dan digunakan untuk mengkarakterisasi sirkuit terintegrasi dan papan evaluasi digunakan untuk mengevaluasi sirkuit terintegrasi analog.

Desain Sirkuit Terpadu Analog Penguat Operasional

Diagram rangkaian level komponen dari desain sirkuit terintegrasi analog penguat operasional IC 741 ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Ini terdiri dari resistor dan transistor yang terintegrasi pada sebuah chip.

Diagram Level Komponen Sirkuit Internal Op-Amp IC 741 Analog

Diagram Level Komponen Sirkuit Internal Op-Amp IC 741 Analog

Kotak-kotak berwarna mewakili: penguat diferensial-biru dengan garis tepi, penguat tegangan-magenta dengan garis tepi, (tingkat keluaran-cyan yang diuraikan, dan pengalih tingkat tegangan-hijau yang diuraikan) dengan penguat keluaran-keluaran cyan dan hijau, garis-garis besar cermin arus-merah.

Aplikasi Sirkuit Terpadu Analog

Ada beberapa contoh berbeda untuk desain sirkuit terintegrasi analog seperti sirkuit manajemen daya, penguat operasional, dan sensor yang digunakan dengan sinyal kontinu untuk menjalankan fungsi seperti pemfilteran aktif, pendistribusian daya untuk komponen dengan chip, pencampuran, dan sebagainya.

Penerapan IC Analog untuk Penyaringan Aktif

Desain sirkuit terintegrasi analog digunakan untuk penyaringan aktif. Filter aktif atau filter elektronik analog menggunakan komponen elektronik aktif seperti amplifier yang digunakan untuk meningkatkan kinerja dan prediktabilitas filter dengan menghindari induktor yang besar dan mahal.

Ada berbagai konfigurasi filter aktif (topologi filter elektronik) yang disertakan filter sallen-key , filter variabel status, beberapa filter umpan balik, dan sebagainya.

Penerapan IC Analog untuk Rangkaian Manajemen Daya

Dalam desain sirkuit terintegrasi analog (atau sirkuit terintegrasi), semua komponen listrik dan elektronik yang digunakan dan terintegrasi untuk merancang sirkuit terintegrasi membutuhkan daya. Daya listrik yang dibutuhkan ini didistribusikan ke komponen on chip menggunakan jaringan konduktor yang dirancang pada chip. Rangkaian manajemen daya mencakup analisis dan desain jenis jaringan ini (jaringan konduktor) yang digunakan untuk mendistribusikan daya di dalam rangkaian.

Penerapan IC Analog untuk Pencampuran Frekuensi

Mixer frekuensi juga disebut sebagai mixer (rangkaian listrik nonlinier) adalah desain sirkuit terintegrasi analog yang digunakan untuk pencampuran frekuensi. Pencampuran frekuensi dapat didefinisikan sebagai membuat frekuensi baru dari dua sinyal berbeda yang diterapkan ke rangkaian. Ini juga digunakan untuk menggeser sinyal dari satu rentang frekuensi ke frekuensi lainnya.

Penerapan IC Analog sebagai Penguat Operasional

Op-Amp IC 741

Op-Amp IC 741

Penguat operasional yang ditunjukkan pada gambar di atas adalah modul fundamental terbaik dalam desain sirkuit terintegrasi analog. Ada berbagai jenis penguat operasional tetapi IC 741 Op-Amp adalah penguat operasional yang paling sering digunakan dalam banyak aplikasi. Relasi input / output (I / O) sederhana dari op-amp adalah alasan di balik penggunaan op-amp dalam desain sirkuit terintegrasi analog.

Sirkuit Penghemat Daya oleh Edgefxkits.com

Sirkuit Penghemat Daya oleh Edgefxkits.com

Proyek penghemat daya untuk industri dan perusahaan komersial merupakan aplikasi dari salah satu rancangan sirkuit terintegrasi analog, yaitu op-amp IC 741. Untuk mengurangi kehilangan daya dalam industri kapasitor shunt digunakan untuk memberikan kompensasi faktor daya. Faktor kekuatan dapat didefinisikan sebagai rasio daya nyata atau daya aktif ke daya semu atau jumlah aktif dan daya reaktif .

Ketika faktor daya menurun, lebih banyak energi yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan beban. Dengan demikian efisiensi akan berkurang dan biaya (tagihan listrik) akan meningkat. Dalam sistem ini, pulsa tegangan nol dan pulsa arus nol memiliki jeda waktu di antara keduanya yang secara sesuai dihasilkan oleh rangkaian penguat operasional dalam mode komparator. Ini diumpankan ke dua pin interupsi 8051 mikrokontroler yang menampilkan kehilangan daya akibat beban induktif pada LCD.

Diagram Blok Sirkuit Penghemat Daya oleh Edgefxkits.com

Diagram Blok Sirkuit Penghemat Daya oleh Edgefxkits.com

Tegangan pada transformator potensial diumpankan ke penguat operasional yang bertindak sebagai detektor penyeberangan nol V, dan arus pada transformator arus diumpankan ke penguat operasional yang bertindak sebagai detektor penyeberangan nol I. Output dari penguat operasional ini diberikan ke 8051 mikrokontroler yang mengontrol penggerak relai melalui IC driver relai untuk menghubungkan kapasitor shunt di rangkaian untuk membuat kehilangan daya nol.

Apakah Anda mengetahui aplikasi sirkuit terintegrasi analog? Jangan ragu untuk berbagi pengetahuan teknis dan keraguan Anda tentang kelistrikan dan proyek elektronik dengan memposting komentar Anda di bagian komentar di bawah.