《集成電路測試技術(shù)項(xiàng)目教程（活頁式）》課件 1-1.模擬集成電路簡介

模擬集成電路簡介模擬集成電路簡介模擬集成電路主要是指由電阻、電容、晶體管、MOS管等元器件在晶圓內(nèi)部集成在一起，用來處理模擬信號(hào)的集成電路。1958年,杰克·基爾比在鍺材料上用5個(gè)元件實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的振蕩器電路，成為世界上第一塊集成電路。這一發(fā)明揭開了20世紀(jì)信息革命的序幕，標(biāo)志著電子時(shí)代的到來。隨著以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為代表的高科技產(chǎn)品在國防科技、工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中越來越廣泛的應(yīng)用，以集成電路為代表的微電子產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)前所未有的發(fā)展階段。模擬集成電路原理模擬集成電路的主角是晶體管，主要利用晶體管的放大作用。早期的模擬集成電路大都使用雙極型晶體管，由于CMOS工藝的成熟，克服了早期CMOS電路速度較慢的缺點(diǎn)，并且有著功耗低和工藝升級(jí)換代方便的優(yōu)點(diǎn)（CMOS的等比例縮?。?，如今模擬集成電路和數(shù)模混合集成電路（數(shù)字電路和模擬電路集成在一起）也常用CMOS來設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了。模擬集成電路原理隨著集成電路制造工藝的發(fā)展，各種各樣的模擬集成電路得到迅速發(fā)展。目前模擬集成電路的種類繁雜，按照其應(yīng)用劃分可分為通用模擬集成電路和專用模擬集成電路兩大類。通用模擬集成電路顧名思義，通用模擬集成電路是用途廣泛的模擬集成電路，可以被靈活地集成于各種SoC的內(nèi)部，作為SoC內(nèi)部的單元模塊使用。通用模擬集成電路又可以分為以下幾大類：（1）運(yùn)算放大器、比較器和緩沖器。運(yùn)算放大器包括高速、高精度、低噪聲、低功耗、軌對(duì)軌等各種通用運(yùn)算放大器。比較器包括高速、高精度比較器。緩沖器的主要作用是單位增益的輸入和輸出電壓的電平轉(zhuǎn)換。（2）參考基準(zhǔn)電路。參考基準(zhǔn)電路主要包括電壓與電流基準(zhǔn)，其中包括低噪聲系數(shù)、由低噪聲電壓與電流基準(zhǔn)。通用模擬集成電路（3）電源管理電路。電源管理電路主要包括低壓差線性穩(wěn)壓器、升壓與降壓式直流電壓轉(zhuǎn)換器、電池充放電保護(hù)電路等。（4）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路主要包括高精度-△型ADC和DAC電路、高速ADC/DAC電路、低功耗ADC/DAC電路。規(guī)模較大的SoC芯片內(nèi)部往往包含有運(yùn)算放大器、電壓與電流基準(zhǔn)等通用模擬電路模塊，而運(yùn)算放大器的性能往往決定了整個(gè)模擬集成電路的性能，因此運(yùn)算放大器是模擬集成電路的基本電路，也是核心電路。通用模擬集成電路2.專用模擬集成電路專用模擬集成電路是只能在某一類產(chǎn)品中使用的模擬集成電路，例如無線電專用和音頻專用模擬集成電路等。專用模擬集成電路主要包括：（1）音頻放大專用運(yùn)算放大器，如各種輸出類型的放大器、耳機(jī)放大器、立體聲放大器等。（2）專用顯示驅(qū)動(dòng)電路，如發(fā)光二極管、液晶顯示器、平板顯示器、VF、CRT監(jiān)視器專用顯示驅(qū)動(dòng)電路等。通用模擬集成電路（3）專用接口電路，如全差分信號(hào)與單端信號(hào)的接口與緩沖器、差分與單端信號(hào)的接收發(fā)送器、各種標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口電路，以及其他標(biāo)準(zhǔn)的專用接口電路。（4）溫度傳感控制電路，如溫度開關(guān)、數(shù)字與模擬溫度傳感控制電路、硬件溫度監(jiān)控電路。（5）其他專用模擬集成電路，如汽車專用模擬集成電路、無線專用模擬集成電路、通信專用模擬集成電路、時(shí)鐘發(fā)生電路等。通用模擬集成電路專用模擬集成電路內(nèi)部通常包含有通用模擬集成電路的模塊，隨著集成電路制造工藝的不斷發(fā)展，芯片加工工藝技術(shù)水平的提高，專用集成電路的種類也大大增加。目前的SoC芯片實(shí)際上包含有系統(tǒng)電路的全部功能，例如各種標(biāo)準(zhǔn)的接口電路、驅(qū)動(dòng)電路、ADC/DAC、功率管理等由模擬電路來承擔(dān)，信號(hào)處理與傳輸、存儲(chǔ)等則由數(shù)字電路完成。模擬集成電路應(yīng)用模擬集成電路的基本電路包括電流源、單級(jí)放大器、濾波器、反饋電路、電流鏡電路等，由它們組成的高一層次的基本電路為運(yùn)算放大器、比較器，更高一層的電路有開關(guān)電容電路、鎖相環(huán)、ADC/DAC等。模擬IC主要應(yīng)用于在電子系統(tǒng)中執(zhí)行對(duì)模擬信號(hào)的接收、混頻、放大、比較、乘除運(yùn)算、對(duì)數(shù)運(yùn)算、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換、采樣-保持、調(diào)制-解調(diào)、升壓、降壓、穩(wěn)壓等功能。電路形式有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(如A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等)、運(yùn)算放大器、寬帶放大器等)、非線性放大器(模擬乘法器、數(shù)/反對(duì)數(shù)放大器等)、多路模擬開關(guān)、(線性調(diào)壓器、開關(guān)電源控制器等)、智能功率各類專用IC。模擬集成電路應(yīng)用模擬IC在其設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的發(fā)展過程中，形成了具有自身特點(diǎn)的設(shè)計(jì)思想和工藝體系;在技術(shù)發(fā)展水平、產(chǎn)品種類、限度地滿足了信息化技術(shù)的需要;其應(yīng)用已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，在現(xiàn)代軍、民用