信息时代的模拟集成电路

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信息时代的模拟集成电路 [复制链接]

信息时代的模拟集成电路

2005-2-25 8:39:25  电源世界网

随着信息技术及其产业的迅速发展，当今社会进入到了一个崭新的信息化时代。微电子技术是信息技术的核心技术，模拟集成电路又是微电子技术的核心技术之一，因而模拟集成电路成为信息时代的重要技术发展目标。 　　模拟集成电路包含了纯模拟信号处理功能的电路和AD混合信号处理功能的电路。其技术范围涉及数据转换器、线性和非线性放大器、电子开关和多路转换器、稳压电源调节器及其它放大、比较、变换等。模拟集成电路与数字电路及A-D、D-A转换电路三者之间的关系，可用“鸡蛋模型”进行形象描述，即如果将三者整体上视为一个鸡蛋，数字电路为蛋黄，模拟电路为蛋壳，A-D、D-A转换电路则为蛋清，三者既不相同，又是统一的有机整体。现实世界中的各种模拟信息经模拟集成电路采集、放大、变换等处理后，即可得到计算机或数字电路处理所需的信号，从而实现人们需要的信息产品。显然，模拟集成电路是模拟世界和数字化电子信息系统之间的桥梁。 　　模拟集成电路在处理模拟信号时，除功率输出级外多数工作在小信号状态，信号频率往往从直流延伸到高频，其工作与数字电路处理信号时工作在开关状态明显不同。加上模拟集成电路品种繁多，功能复杂，性能差异巨大，因此，模拟集成电路在制作工艺器件结构、电路构架等方面都有区别于数字电路的鲜明个性，主要表现在：模拟集成电路在整个线性工作区内需要具备良好的电流放大特性、小电流特性、频率特性等；在设计中因技术特性的需要，常常考虑元器件布局的对称结构和元器件参数的彼此匹配形式；由于工艺技术的限制，设计时应尽量少用或不用电阻电容，特别是高阻值电阻和大容量电容；许多模拟电路要求功率输出，因而电源电压较高；设计自动化程度低，CAD工具和设计参数库精度高，工艺专用性强，工艺线品种变换频繁，工艺技术、高频技术、低噪声技术、高耐压技术、低功耗技术、大功率技术等。为满足种种技术要求，电路设计和工艺加工必须良好配合。 　　模拟集成电路的单片工艺技术主要包括双极BICMOS、CMOS、SIGE，其中双极和BICMOS工艺使用较普遍。随着CMOS技术水平的提高，在模拟与数字混合电路的加工工艺方面有向CMOS方向发展的趋势。模拟集成电路中，多数高速模拟集成电路的工艺水平为0.5微米左右，一般模拟集成电路的工艺水平为1-3微米，在先进工艺方面，已开发出0.1微米技术。 　　在器件方面，由于应用对模拟集成电路的要求千差万别，因此，不仅开发出十余大类的模拟集成电路产品，而且对各类模拟集成电路又都开发出数百、数千种产品，产品种类和性能水平应有尽有，可满足应用的不同需要。 　　其中，数据转换器是模拟和数字混合信号处理电路，它的模拟电路部分占芯片面积的50%以上。在数据转换器方面，8-14位1-80MHz高速技术已很成熟，产品充足，也可见到16位以上30MHz以上的A-D转换器产品。同时在A-D转换器中不仅出现集成了多种功能的模拟集成电路，如多路转换器、仪器放大器等A-D转换器子系统，而且还将不断把其他模拟集成电路和各种数字电路如DSP、存储器、CPU、IO等集成在一起。数据转换器应用广泛，如美国国家半导体公司推出的高性能低功耗A-D转换器，可广泛应用于数字机顶盒、电缆调制解调器及CCD输入系统。放大器目前主要采用双极工艺制作，CMOS放大器尽管在功耗、尺寸方面具有优点，但价格太贵，应用受到限制。 　　在射频放大器方面，目前多采用SIGE双极技术，以满足应用的高性能要求。目前放大器正应用于各种手持式通信设备中，要求功耗低。ADI公司的高性能放大器系列，如AD8350工作频率达到1200MHz，在250MHz时噪声系数仅为6.1dB，具有很高的动态范围、极好的线性度和共模仰制，可有效地应用于通信收发射机、通用增益放大系统、AD缓冲器、高速数据接口驱动器等。ADI公司还研制出在带宽、功耗、失真和驱动能力等综合水平很高的放大器如AD8014，它是一种超高速放大器，具有250MHz/3dB带宽，4000Vms压摆率，24ns的建立时间，具有极低的电压和电流噪声，失真也低，可理想地应用于宽带信号处理。