Меню

Микросхемотехника аналоговых и аналого-цифровых СФ блоков

Сдерживающим фактором развития СБИС типа «система на кристалле» является несовершенство аналоговой микросхемотехники, которая требует увеличения области кристалла, отводимой на активные и пассивные компоненты цепи, и значительных рабочих токов, обеспечивающих необходимое качество малосигнальных параметров. В этой связи одним из главных направлений в микроэлектронике по-прежнему являются системные исследования в предметных областях, которые должны быть нацелены на воспроизводство новых архитектур контроллеров и микроконверторов, ориентированных на создание соответствующего класса радиоэлектронной аппаратуры, обоснование экономической и технологической целесообразности перераспределения «центра тяжести» между СБИС, датчиками и исполнительными механизмами систем и т.п. [6, 5]. Однако, очевидно, всегда в состав обсуждаемого класса СБИС будут входить достаточно сложные аналоговые и, чаще всего, инициализируемые посредством программируемого ядра блоки, которые и составляют базу «интеллектуального продукта». Здесь следует учитывать еще одно важное в практическом отношении обстоятельство: создание под результаты системных исследований комплекта аналоговых IP блоков позволит выйти на новый принцип организации производства изделий микроэлектронной техники, когда независимо от внутрикристалльной принадлежности функционально законченные устройства обеспечивают более полную аппаратно-программную совместимость нового класса мини-систем. Все это уменьшает номенклатуру изделий микроэлектроники, позволяет согласовать их параметры и характеристики и, что самое главное, упрощает их применение в конкретной аппаратуре [5].

С учетом сказанного можно в настоящее время выделить по крайней мере 4 взаимосвязанные задачи аналоговой микросхемотехники с традиционным функциональным подчинением.

1. Разработка схемотехники микрорежимных узлов элементного базиса с низким влиянием технологических погрешностей изготовления активных компонентов.

2. Создание комплекта принципиальных схем активных элементов для аналоговых портов ввода-вывода.

3. Схемотехника широкополосных экономичных аналоговых мультиплексоров, компараторов, источников опорного напряжения и питания, операционных усилителей, преобразователей импеданса и т.п.

4. Схемотехника прецизионных функционально завершенных устройств аналогового интерфейса – инструментальные усилители, фильтры, блоки ФАПЧ, АЦП, ЦАП, балансные смесители и умножители, квадратурные модуляторы и демодуляторы, управляемые генераторы гармонических колебаний и мультивибраторы и т.п.

В классе первой проблемы необходимы предельные и теоретически обоснованные ограничения, устанавливающие связь геометрии, технологических норм и режимов работы активных компонентов и их комбинаций с параметрами, характеризующими широкополосность и усилительные свойства простейших узлов-каскадов и блоков различного функционального назначения. Выполненные исследования показывают, что влияние проходной паразитной емкости транзисторов на граничную частоту полосы пропускания можно существенно уменьшить за счет собственной компенсации – цепи компенсирующей обратной связи, образованной дополнительными транзисторами. Реализуемый в этом случае эффект широкополосности может быть использован для уменьшения потребляемой мощности (не только тока потребления, но и минимального напряжения питания). Так, для существующих субмикронных биполярных транзисторов достаточно просто обеспечивается уменьшение указанной мощности каскада примерно на порядок. Учитывая, что в схемотехнике операционных усилителей, преобразователей импеданса, компараторов, стабилизаторов и источников опорного напряжения количество каскадов усиления не превышает двух, а число активных компонентов составляет несколько десятков единиц, увеличение общего числа транзисторов оказывается незначительным и реализуемый эффект существенным для решения общей задачи. Следует отметить, что увеличение граничной частоты полосы пропускания каскада позволяет также повысить скорость нарастания выходного напряжения. Однако в случае уменьшения потребляемой мощности повышение скорости нарастания выходного напряжения без дополнительного увеличения потребляемого тока в статическом режиме обеспечивается за счет применения цепей нелинейной коррекции, причем, как и в первом случае, рост числа транзисторов незначителен и в пересчете на активный элемент (например, операционный усилитель) не превышает 10 %. Теоретически показано, что отмеченные выше принципы являются единственными для создания широкополосных каскадов и усилителей. Именно поэтому они могут явиться основой построения комплекта принципиальных схем активных элементов для аналоговых портов ввода-вывода и ориентироваться на различный базис и технологию их производства. Указанная задача является одной из наиболее трудоемких и важных в обсуждаемой проблеме. Такое утверждение базируется на естественном для микроэлектроники факте принятия решения только после получения топологии узла или изделия, его послойной совместимости, а также возможности контроля. Только библиотека таких элементов позволит автоматизировать процедуру проектирования и принятия решения о целесообразности развития той или иной архитектуры системы на кристалле.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи:

Приемник диспетчерской радиостанции
Радиоприемное устройство является неотъемлемой частью любой радиотехнической системы. В первые годы развития радиотехники возможность беспроволочной передачи сообщений использовалась исключительно для целей связи; это время ...

Технические средства регулирования, контроля, защиты
Основной целью совершенствования любого производственного процесса в различных отраслях народного хозяйства в настоящее время является достижение максимального производственного эффекта, т. е. увеличения производительности об ...

Разработка системы управления технологическим сегментом сети
Связь – один из наиболее быстро развивающихся элементов инфраструктуры общества. Телекоммуникационные технологии как самостоятельное понятие возникли в середине XX века, но уже сейчас наблюдается их проникновение во все сферы ...

(C) 2021 | www.techniformula.ru