Analoq mikrosxem nədir. İnteqrasiya edilmiş sxemlər. Təsnifat. Təyinat. Xətti və impuls cihazları üçün mikrosxemlər seriyası

Analoq siqnalların çoxaldılması, gücləndirmə kimi, elektrik siqnalının işlənməsinin əsas əməliyyatlarından biridir. Vurma əməliyyatını həyata keçirmək üçün xüsusi IC-lər hazırlanmışdır - analoq siqnal çarpanları (PAS). PAS giriş siqnallarının geniş dinamik diapazonunda və mümkün olan ən geniş tezlik diapazonunda dəqiq çoxalmanı təmin etməlidir. Əgər PAS istənilən qütblü siqnalları çoxaltmağa imkan verirsə, onda onlar dörd kvadrant adlanır, əgər siqnallardan biri yalnız bir qütblü ola bilərsə, iki kvadrant. Birqütblü siqnalları çoxaldan çarpanlara tək kvadrant deyilir. Nəzarət olunan müqavimət, dəyişən yamac, loqarifmlər və antilogarifmlərdən istifadə edən elementlərə əsaslanan müxtəlif bir və iki kvadrant PAS var. Məsələn, Şəkil 7.7c-də göstərilən elementlərin iş rejimində dəyişiklik olan tənzimləyici, diferensial girişə gərginlik tətbiq edildikdə, çarpan kimi istifadə edilə bilər. u x, lakin əvəzinə E nəzarət təqdim u y. Təsir altında u y tranzistorların ötürmə xarakteristikasının meyli dəyişir, əsasları ikinci çarpan gərginliklə təmin edilir u x. Göstərilə bilər ki, çıxış gərginliyi U həyata, DC tranzistorlarının kollektorları arasında götürülmüş, at R üçün 1 =R üçün 2 =R üçün düsturla müəyyən edilir

HAQQINDA ilə sxemə uyğun olaraq birləşdirilən BT-nin cari qazancı; ? T- temperatur potensialı, ? T= 25,6 mV.

Əgər u x<<? T, sonra üçün ifadə U həyata sadələşdirilə bilər:

Tək DC-də hesab edilən ən sadə çarpanın dezavantajı məqbul vurma dəqiqliyinin təmin olunduğu giriş siqnallarının çox kiçik dinamik diapazonudur. Məsələn, artıq u x=0,1? T vurma xətası 10%-ə çatır.

Daha kiçik bir xəta ilə vurulmuş gərginliklərin daha geniş dinamik diapazonu “logarifm-antilogarifm” prinsipi əsasında qurulmuş loqarifmik çarpanlarla təmin edilir. Belə bir PAS-ın diaqramı Şəkil 7.23-də göstərilmişdir.

Şəkil 7.23. loqarifmik çarpan

Burada DA 1 və DA 2 əməliyyat gücləndiriciləri giriş gərginliklərinin loqarifmini götürür və DA 3 çıxışında gərginlik olan bir toplayıcı kimi istifadə olunur:

U 0 = k 1 (ln u x+ln u y) = k 2 mln u x u y.

Op-amp DA 4-ün köməyi ilə antiloqarifm yerinə yetirilir

U həyata = k 3 antiln U 0 = k 3 u x u y

Qeyd etmək lazımdır ki, bu ifadələrdə bir volta normallaşdırılmış gərginliklər istifadə olunur. Mütənasiblik əmsalları k 1 , k 2 , k 3 istifadə olunan op-ampların OOS sxemlərinə daxil olan müqavimət elementləri ilə müəyyən edilir. Belə PAS-ın böyük çatışmazlığı, əməliyyat tezliyi diapazonunun giriş siqnallarının amplitüdlərindən güclü asılılığıdır. Beləliklə, 10V giriş gərginliyində, vurulan gərginliklərin yuxarı tezliyi 100 kHz ola bilərsə, 1V giriş gərginliyində işləmə tezlik diapazonu 10 kHz-ə qədər daralır.

Loqarifm və antilogarifm prinsipi xəttilik, genişzolaqlılıq, temperatur sabitliyi kimi parametrlərin ən yaxşı birləşməsinə malik olan cari normallaşdırma ilə dörd kvadrant PAS-ın qurulmasının ən geniş yayılmış metodunda istifadə olunur. Adətən onların funksionallığını genişləndirən diferensial girişləri olur. Cari normallaşdırma ilə çarpanlar inteqrasiya olunmuş yarımkeçirici texnologiyasından istifadə etməklə hazırlanır.

525PS1 tipli cari normallaşdırma ilə PAS IC-nin sadələşdirilmiş sxematik diaqramı Şəkil 7.24-də göstərilmişdir.

Cihaz VT 7 , ..., VT 10 tranzistorlarında kompleks diferensial kaskaddan ibarətdir. Bu tranzistorların kollektor çarpaz birləşmələri dörd kvadrant vurma üçün tələb olunan siqnal inversiyasını təmin edir. VT 3, ..., VT 6 və VT 11, ..., VT 14 tranzistorlarında giriş mərhələləri giriş gərginliklərini çevirir u x Və u y cərəyanlara çevrilir. Diodla birləşdirilmiş VT 1 və VT 2 tranzistorlarının köməyi ilə cari siqnal Y girişində loqarifmləşdirilir. Y siqnalının antiloqarifmi və onun X siqnalı ilə vurulması VT 7, tranzistorlar əsasında gücləndirici ilə həyata keçirilir. .., VT 10.

Şəkil 7.24. IC 525PS1 çarpanının sadələşdirilmiş diaqramı

Baxılan cihazda giriş və çıxış siqnalları arasındakı əlaqə cərəyanların nisbəti kimi təqdim edilə bilər. Multiplikatorun çıxış cərəyanı ilə verilir

Harada I X Və I Y- rezistorlardan keçən cərəyanlar R X Və R Y; IpX Və IpY- X və Y kanallarında işləyən cərəyanlar.

Yük müqavimətlərindən birindən alınan çıxış gərginliyi bərabərdir

Ölçək amili.

Şəkil 7.24-də göstərilən bütün rezistorlar, R 1 və R 2 istisna olmaqla, xaricidir. Onların seçimi PAS üçün xüsusi tələblərdən asılıdır.

Sıfır giriş gərginliklərində FAS-ın çıxışında sıfır gərginlik əldə etmək üçün dəyişən rezistorlar R 4 və R 5 istifadə edərək tənzimləmə təmin edilir. Əgər çarpan giriş siqnallarından birinin yalnız bir polaritesi ilə işləyirsə, o zaman qərəzli adlanır. Dörd kvadrant PAS-ı qərəzli birinə çevirmək üçün bu girişdəki siqnalların həmişə əyilmə gərginliyindən az olduğu girişlərdən birinə daimi meyl tətbiq etmək kifayətdir.

"Təlimat" - müxtəlif məlumatlar elektron komponentlər: tranzistorlar, mikroçiplər, transformatorlar, kondansatörler, LED-lər və s. Məlumatda komponentlərin seçilməsi və mühəndis hesablamalarının aparılması üçün lazım olan hər şey, parametrlər, habelə işlərin pinoutları, tipik naqil diaqramları və radio elementlərinin istifadəsi üçün tövsiyələr var.

Məntiqi sistemlərin sintezində yenidən proqramlaşdırıla bilən məntiqi inteqral sxemlərin (FPGA) əhəmiyyətini çox qiymətləndirmək çətindir. Element bazasının və kompüter dəstəkli dizayn sistemlərinin kompleks inkişafı mürəkkəb məntiqi sistemləri misli görünməmiş qısa müddətdə və minimal material xərcləri ilə həyata keçirməyə imkan verir. Buna görə də, analoq sistemlərin dizaynında və istehsalında oxşar nəticələr əldə etmək istəyi tamamilə başa düşüləndir. Bununla belə, bu istiqamətdə edilən bir çox cəhdlər hələ də gözlənilən nəticəni vermədi və proqramlaşdırıla bilən analoq IC-lər (PAIS) və matris analoq LSI-lər (MABIS) universal hala gəlmədi.

PROQRAMLANAN ANALOQ LSI-NİN LAYİHLANMASI PROBLEMLƏRİ

FPGA-larda məntiqi sistemlərin layihələndirilməsi sahəsində sürətli irəliləyiş bütün məntiqi sistemlərin Boole cəbrinin yaxşı işlənmiş riyazi aparatına əsaslanması ilə əvvəlcədən müəyyən edilmişdir. Bu nəzəriyyə sübut etməyə imkan verir ki, ixtiyari məntiqi funksiyanın qurulması yalnız bir elementar operatorun - məntiqi VƏ-YOX (və ya-YOX)-un sifarişli tərkibi ilə mümkün olur. Yəni istənilən ciddi məntiqi sistem yalnız bir növ elementlərdən, məsələn, NAND-dan hazırlana bilər.

Analoq sistemlərin sxemlərinin dizaynı (sintezi) və təhlili (parçalanması) sahəsində vəziyyət tamamilə fərqlidir. Analoq elektronikada hələ də vahid metodoloji nöqteyi-nəzərdən analiz və sintez problemlərini həll etməyə imkan verən universal tanınmış riyazi aparat yoxdur. Bu fenomenin səbəblərini analoq elektronikanın inkişaf tarixində axtarmaq lazımdır.

Erkən mərhələlərdə analoq cihazların sxemləri funksional-qovşaq metodu konsepsiyalarına uyğun olaraq inkişaf etdirildi, bunun əsas ideyası mürəkkəb dövrə diaqramlarının qovşaqlara bölünməsi idi. Düyün bir qrup elementdən ibarətdir və dəqiq müəyyən edilmiş funksiyanı yerinə yetirir. Birləşdikdə, qovşaqlar bloklar, lövhələr, şkaflar, mexanizmlər təşkil edir - yəni. cihazlar adlanan bəzi vahid konstruksiyalar. Cihazların birləşməsi bir sistem təşkil edir. Funksional-nodal metod, sistemlərin elementar komponentlərinin əsas vəzifəsi dəqiq müəyyən edilmiş funksiyanı yerinə yetirmək olan qovşaqlar olmalıdır.

Məhz buna görə də qovşaqların təsnifatının meyarı funksionallıq, yəni düyünün hansısa funksiyanı yerinə yetirməsi idi. Bununla birlikdə, elektronika inkişaf etdikcə, çox sayda təcrid olunmuş və təcrid olunmuş funksiyalar (və nəticədə qovşaqlar) olduğu ortaya çıxdı. Mürəkkəb sistemlərin sintezi üçün zəruri olan onların minimuma endirilməsi və birləşdirilməsinin hər hansı imkanları itib. Məhz buna görə də matris analoq LSI-lərin (MABIS) və yenidən proqramlaşdırıla bilən analoq inteqral sxemlərin (PAIS) inkişafı ləngidi və ləngiməkdə davam edir.

Proqramlaşdırıla bilən analoq sxemlər sahəsində işlərin vəziyyəti aparıcı rus və xarici şirkətlərin inkişaflarını təhlil etməklə izlənilə bilər. Beləliklə, OAO NIITT və Angstrem zavodunun mütəxəssisləri öz səylərini tibbi avadanlıqlar üçün məlumatların toplanması, nəzarət və idarəetmə sistemləri üçün nəzərdə tutulmuş H5515KhT1, N5515KhT101 tipli Rul tipli analoq-rəqəmsal BMC-lərin (əsas matris kristalları) hazırlanmasına və istehsalına yönəldiblər. və nəzarət ölçü avadanlığı.

Bu BMC-lərin dizaynına analoq və rəqəmsal matris daxildir. Rəqəmsal matrisdə 115 rəqəmsal baza hüceyrəsi (230 2I-NOT qapısı) var, bunlar ardıcıl 23 hüceyrədən ibarət beş cərgədə düzülmüşdür. Analoq matris 9 hüceyrədən ibarət iki cərgədə düzülmüş 18 analoq baza hüceyrəsini birləşdirir. Analoq hüceyrələrin sıraları arasında iki sıra kondansatör (nominal 17,8 pF) və iki sıra diffuziya rezistorları (hər biri 24,8 kOhm) var. Analoq və rəqəmsal hissələr arasında bir sıra 3,2 kΩ rezistorlar var.

BMC iki növ analoq hüceyrələri (A və B) təmin edir. A tipli hüceyrələr 12 rp və dörd izolyasiya edilmiş kollektor RLR tranzistorundan və 38 çox kranlı diffuziya rezistorundan ibarətdir. Tip B hüceyrələrində dörd LRL tranzistoru iki pMOS tranzistoru ilə əvəz olunur. A və B tipli periferik hüceyrələrdə dörd güclü LRL tranzistoru (B tipli hüceyrələrdə - təcrid olunmuş kollektorlu) və iki bipolyar tranzistor var.

Rəqəmsal əsas hüceyrələr üç növlə təmsil olunur - dörd n-MOS tranzistoru, dörd p-MOS tranzistoru və tamamlayıcı bir cüt bipolyar tranzistor. Bundan əlavə, kristalın periferiyasında dörd güclü l-MOS və p-MOS tranzistorları, həmçinin Darlinqton sxeminə uyğun olaraq birləşdirilmiş iki lrl tranzistoru olan güclü rəqəmsal hüceyrələr yerləşir.

BMC üçün standart analoq və rəqəmsal elementlərin kitabxanaları hazırlanmışdır ki, bu da BMC əsasında cihazların layihələndirilməsi prosesini xeyli asanlaşdırır və sürətləndirir. Bu və buna bənzər BMC-lər kitabxanada müəyyən edilmiş bir sıra funksional vahidləri əldə edə bilən elektrik radio elementlərinin (ERE) əlaqəsiz dəstlərini ehtiva edir. Bu cür mikrosxemlərin əsas çatışmazlığı, bu dəstdə ERE-nin reytinqlərinin xüsusi dəyərləri və digər xüsusiyyətləri ilə məhdudlaşan çox dar bir əhatə dairəsidir. Bu komplekt üçün hazırlanmış və tövsiyə olunan funksional bölmələrin imkanları mikrosxemi müşayiət edən kitabxanada verilmişdir.

düyü. 1. ispPAC-10-un strukturu

2000-ci ildən bəri, Lattice Semiconductor ispPAC (Sistemdaxili Proqramlaşdırıla bilən Analoq Circuit) ailəsinin proqramlaşdırıla bilən analoq inteqral sxemlərini (PAIS) sistemdaxili proqramlaşdırma ilə, yəni. çap dövrə lövhəsindən çıxarmadan. 2000-ci ilin ortalarında bu ailənin üç nümayəndəsi istehsal olunurdu: ispPAC-Yu (Şəkil 1), ispPAC-20 (Şəkil 2) və ispPAC-80. Onlar PAC-Designer paketindən istifadə etməklə konfiqurasiya edilən, modelləşdirilən və proqramlaşdırılan 60-a qədər aktiv və passiv elementi birləşdirir.

ispPAC PAIS tərkibinə daxildir:

Matris konfiqurasiyasını təmin edən serial interfeys sxemləri, registrləri və elektriklə yenidən proqramlaşdırıla bilən qeyri-uçucu yaddaşın (EEPROM) elementləri;
proqramlaşdırıla bilən analoq elementlər (PACcells) və onlardan ibarət proqramlaşdırıla bilən analoq bloklar (PACblocks);
qarşılıqlı əlaqə üçün proqramlaşdırıla bilən elementlər (ARP - Analog Routing Pool).

Bu seriyaya daxil edilmiş arxitektura aşağıdakıları ehtiva edən əsas hüceyrələrə əsaslanır: cihaz gücləndiricisi (IU); toplayıcı/inteqrator sxeminə uyğun olaraq həyata keçirilən çıxış gücləndiricisi (VU); istinad gərginliyi mənbəyi 2,5 V (ION); Gərginlik çıxışı və ikili komparator (CP) ilə 8 bitlik DAC. İşlənmiş siqnalların dinamik diapazonunu artırmaq üçün hüceyrələrin analoq giriş və çıxışları (ION istisna olmaqla) diferensial sxemə uyğun olaraq aparılır. İki DUT və bir VU, PAC bloku adlanan bir makrosel təşkil edir, burada DUT-un çıxışları VU-nun cəmləmə girişlərinə qoşulur. ispPAC-10-da dörd PAC, ispPAC-20-də isə iki var. ispPAC-20 də DAC və müqayisəedici hüceyrələri əhatə edir. Hüceyrədə DUT-un qazancı 1 addımı ilə -10 ilə +10 diapazonunda proqramlaşdırılır və VU-nun əks əlaqə sxemində kondansatör tutumunun dəyəri (128 mümkün dəyər) və on/ müqaviməti söndürmək.

Bir sıra IC istehsalçıları analoq funksiyaları proqramlaşdırmaq üçün "keçirilmiş kondansatör" texnologiyasından istifadə edirlər ki, bu da vəziyyətə uyğun olaraq dəyişən elektron açardan istifadə edərək tezlik təyin edən dövrələrin tutumunun dəyişdirilməsini nəzərdə tutur.

düyü. 2. ispPAC-20-nin strukturu

Lattice-in yanaşması zamanla sabit xüsusiyyətlərə malik olan sxemlərin istifadəsinə əsaslanır və sistemin yenidən qurulması prosesi zamanı enerjini söndürmədən dəyişdirilə bilər. Bu təkmilləşdirmə əhəmiyyətlidir, çünki birinci üsulda tələb olunan əlavə siqnal emalını aradan qaldırır.

Daxili məftil qurğuları (Analog Routing Pool) mikrosxemin giriş kontaktlarını, makroelementlərin giriş və çıxışlarını, DAC-nin çıxışını və komparatorların girişlərini bir-birinə bağlamağa imkan verir. Bir neçə makroelementi birləşdirərək, inteqrator keçidindən istifadə əsasında 10-100 kHz tezlik diapazonunda tənzimlənən aktiv filtrlərin sxemlərini qurmaq mümkündür.
Qeyd etmək lazımdır ki, Lattice-in ispPAC-ləri PAIS-ə ən yaxındır. Onların yeganə çatışmazlığı ondan ibarətdir ki, təkcə tənzimlənə bilən aktiv filtrləri deyil, həm də geniş çeşiddə analoq sistemləri layihələndirməyə imkan verən universal əsas elementlər sistemi yoxdur. Məhz bu hal Lattice Semiconductor ispPAC-nin Altera və Xilinx kimi şirkətlərin FPGA-larının analoquna çevrilməsinə mane olur.

Ümumiyyətlə, analoq mikrosxemlərin inkişafı və praktiki tətbiqi sahəsində vəziyyəti təhlil edərək bir sıra ümumiləşdirmələr apara bilərik:

Sənayedə həyata keçirilən analoq mikrosxemlərin əsas hissəsi inteqrasiya dərəcəsinə görə LSI kimi təsnif edilə bilməz;
analoq LSI və BMK müəyyən bir sinif cihazlarının dizaynı üçün nəzərdə tutulmuşdur, yəni. onlar universal deyil;
böyük analoq sistemləri layihələndirərkən funksional-nodal metod dominant olaraq qalır (ixtisaslaşdırılmış IC dəstləri, məsələn, televiziya qəbulediciləri üçün).

FPGA VƏ MABİS-İN DİZAYNİLMƏSİ ÜÇÜN BİR BASİS

Bununla belə, analoq sistemlərin dizaynı üçün vahid sxemlərin dizayn əsasını hazırlamaq vəzifəsi hələ də öz həllini tapır, biz nəzəri cəhətdən əsaslandırmağa və qeyd olunan fikirlərin praktiki həyata keçirilməsi üçün mümkün istiqamətləri göstərməyə çalışacağıq.

İlk növbədə, böyük bir analoq elektron sistemin riyazi modelini seçmək lazımdır ki, bu da kiçik bir əsas elementlər qrupunu ayırmağa imkan verəcəkdir. Elektron sxemlərin təhlili və sintezi sahəsində keçən əsrin altmışıncı illərində tanınan xətti diferensial tənliklər sistemlərinin riyazi aparatına praktiki olaraq heç bir alternativ yoxdur. Bununla belə, qeyd edək ki, bu metodologiyanın praktiki kütləvi istifadəsi ideyası hələ bütün mütəxəssislərin şüurunu mənimsəməyib.

Diferensial tənliklər sistemi elementlərdən, onların əlaqələrindən ibarətdir və müəyyən struktur ilə xarakterizə olunur. Diferensial tənliklərin elementar əsasları ötən əsrin birinci yarısında “avtomatika” elmi fənni çərçivəsində tədqiq edilmişdir. Bu sahədə diferensial tənliklərin birləşmə kimi üstünlüyü özünü göstərdi: onların forması təsvir olunan proses modelindən asılı deyil. Lakin diferensial tənliyin yazılmasının standart formasında tədqiq olunan sistemdə əlaqələrin xarakteri haqqında vizual məlumat yoxdur. Buna görə də, avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinin inkişafı zamanı müxtəlif növ sxemlər şəklində diferensial tənliklər sistemlərinin strukturunun vizuallaşdırılması üsulları hazırlanmışdır.

XX əsrin 60-cı illərinin sonlarında dinamik sistemlərin modellərinin struktur təşkilinə müasir baxış tam formalaşdı. Sistemin riyazi modelinin formalaşması onun bağlantılara bölünməsi və onların sonrakı təsviri ilə başlayır - ya analitik olaraq əlaqənin giriş və çıxış qiymətləri ilə əlaqəli tənliklər şəklində; və ya xüsusiyyətləri olan mnemonik diaqramlar şəklində qrafik olaraq. Ayrı-ayrı əlaqələrin tənliklərinə və ya xüsusiyyətlərinə görə, bütövlükdə sistemin tənlikləri və ya xüsusiyyətləri tərtib edilir.

Tipik olaraq müəyyən edilmiş dinamik sistemlərin əlaqələri

Qeyd edək ki, funksional sxem üçün sistem yerinə yetirdiyi funksiyalara görə linklərə bölünürsə, riyazi təsvir üçün sistem təsvirin əldə edilməsinin rahatlığına görə parçalanır. Buna görə də, bağlantılar mümkün qədər sadə olmalıdır (kiçik). Digər tərəfdən, sistemi keçidlərə bölərkən hər bir keçidin riyazi təsviri onun digər keçidlərlə əlaqələri nəzərə alınmadan tərtib edilməlidir. Bağlantıların hərəkət istiqaməti olduqda bu mümkündür - yəni. hərəkəti yalnız bir istiqamətdə, girişdən çıxışa ötürmək. Sonra hər hansı bir keçidin vəziyyətindəki dəyişiklik əvvəlki keçidin vəziyyətinə təsir göstərmir.

Halqaların hərəkət istiqaməti şərti təmin olunarsa, bütün sistemin riyazi təsviri ayrı-ayrı həlqələrin müstəqil tənliklər sistemi şəklində əldə edilə bilər, onlar arasındakı əlaqə tənlikləri ilə tamamlanır. Ən ümumi (tipik) keçidlər aperiodik, salınımlı, inteqrasiya edən, fərqləndirici, daimi gecikmə əlaqəsi hesab olunur.

Diferensial tənliklər sisteminin forma modellərində elementar əlaqələr problemi bir sıra müəlliflər tərəfindən tədqiq edilmişdir. Təhlil göstərir ki, onların mövqeləri əsasən tipik əlaqələrin mövcudluğu faktını ifadə etmək və daha mürəkkəb strukturların formalaşmasında onların rolunu öyrənməklə məhdudlaşır. Tipik keçidlər qrupuna seçim heç bir meyar olmadan özbaşına aparılır. Müxtəlif bağlantılar izahat və əsaslandırma olmadan tipik olanların siyahısına daxil edilir və tipik bağlantıları təyin etmək üçün "sadə" və "elementar" terminləri də eyni dərəcədə istifadə olunur (cədvələ bax). Bu arada, struktur matrislər metodları ilə dinamik sistemlərin çoxsaylı "tipik" əlaqələrinin tədqiqi göstərir ki, yalnız üç əlaqə - mütənasib, inteqrasiya və diferensiallaşdırıcı - struktur matrislərində matris dövrləri yoxdur. Buna görə də, yalnız onları elementar adlandırmaq olar. Bütün digər bağlantılar elementar keçidləri birləşdirərək qurulur.

Belə ki, əgər W B (s) = k B ötürmə funksiyalı mütənasib əlaqə və W A (s) = k A s ötürmə funksiyalı diferensiasiya əlaqəsi mənfi əks əlaqə sxeminə uyğun olaraq birləşdirilirsə (şək. 3), onda ekvivalent köçürmə funksiyası

Beləliklə, nəticə, zaman sabitlərinin dəyərlərinə qədər, birinci dərəcəli aperiodik əlaqənin ötürmə funksiyası ilə üst-üstə düşür. Bu o deməkdir ki, bu əlaqəni sxemə uyğun olaraq mütənasib və diferensial əlaqələri mənfi rəylə birləşdirməklə əldə etmək olar və buna görə də onu elementar hesab etmək olmaz.

şək.3. Ekvivalent, aperiodik dövrə

Eyni şəkildə, cədvələ daxil edilmiş qalan bağlantıları da qura bilərsiniz. Vibrasiya əlaqəsinin ötürmə funksiyasına xüsusi diqqət yetirilməlidir (T 2 p 2 + 2ξTp + 1)y = ku. Beləliklə, yalnız zaman sabitləri ilə fərqlənən ötürmə funksiyaları olan iki aperiodik əlaqəni ardıcıl olaraq birləşdirsək, ekvivalent ötürmə funksiyası formasını alacaqdır.

Beləliklə, nəticə, zaman sabitlərinin dəyərlərinə qədər, öyrənilən əlaqənin ötürmə funksiyası ilə üst-üstə düşür. Odur ki, birinci dərəcəli həlqələri ardıcıllıqla birləşdirməklə 2-ci dərəcəli salınımlı, mühafizəkar və aperiodik həlqələri əldə etmək olar. Bu o deməkdir ki, onları elementar hesab etmək olmaz, baxmayaraq ki, prinsipcə onları tipik adlandırmaq olar.

Cədvəlin axırıncı sütununda verilmiş nəticələrin təhlili belə nəticəyə gəlməyə imkan verir ki, aperiodik, izodromik, məcburedici, diferensiallaşdırıcı inertial və inteqral inertial kimi əlaqələri elementar həlqələri birləşdirməklə əldə etmək olar. Elementar həlqələri birləşdirməklə digər tipik həlqələrin ötürmə funksiyalarının əldə oluna biləcəyini sübut etmək üçün tipik əlaqə sxemləri üzrə üç, dörd və s. Elementar həlqələrin tipik birinci dərəcəli həlqələrlə əlaqələrini nəzərə alsaq, eyni nəticəni əldə etmək olar. Belə bir araşdırmanın bir hissəsi artıq aparılıb, onun nəticələri işdə təqdim olunur.

Beləliklə, sübut edilmişdir ki, elementar bağları birləşdirməklə tipik dinamik bağlar adlanan bütün ötürmə funksiyalarını əldə etmək olduqca sadədir. Nəticə etibarilə, ixtiyari dinamik sistemlər yalnız üç elementar əlaqənin vurma və əlaqə operatorlarından istifadə etməklə sintez edilə bilər: mütənasib, diferensial və inteqrasiya. Bu nəticə prinsipial əhəmiyyət kəsb edir, çünki o, istənilən nizamlı xətti dinamik sistemlərin, o cümlədən radioelektron sxemlərin qurulması üçün lazım olan elementar əsasları müəyyən edir. Dinamik sistemlərin MABIS və PAIS vəziyyətində olduğu kimi məhdud dinamik əlaqələrdən qurulması nəzərdə tutulursa, çıxarılan nəticə xüsusilə vacibdir.

Şəkil 4. Elementar qovşaqların sadə sxem həlləri: a) çoxgirişli toplayıcı, b) diferensial gücləndirici (mütənasib keçid), c) diferensiallaşdırıcı (diferensiallaşdırıcı həlqə), d) inteqrator (inteqrativ əlaqə)

Yalnız beş funksional vahiddən ixtiyari analoq cihazları sintez etmək mümkün olur - multipleksor, toplayıcı, multiplikator, inteqrator və diferensiallaşdırıcı (şəkil 4)! Qeyd edək ki, Şəkildə göstərilənlər. 4 dövrə faktiki işlənmiş dövrə həlləri kimi qəbul edilməməlidir, ancaq funksional dövrədə elementar əlaqələri əsas radioelektron elementlərlə əvəz etmək imkanının əsaslandırılması kimi qəbul edilməlidir. Funksional sxemlərin elementar əlaqələrini onların aparat həmkarları ilə əvəz edərək, müəyyən xüsusiyyətlərə malik analoq cihazları dizayn etmək mümkündür.

ANALOQ CİHAZLARIN SİNTEZİ NÜMUNƏSİ

Laplas çevrilmələri şəklində diferensial tənliklər sistemi tərəfindən verilmiş bir modelə görə analoq cihazın dövrə diaqramının sintezinin çox sadə bir nümunəsini nəzərdən keçirin: x 0 \u003d g, x 1 \u003d x 0 - 2x 2 /s, x 2 \u003d 10x 1 /s, x 3 \u003d x 2 - 10x 4 /s, x 4 = 500x 3 /s.

analoq inteqral sxem

Analoq formada təqdim olunan informasiyanın qəbulu, çevrilməsi (emalı) və çıxışının fasiləsiz siqnallar vasitəsilə həyata keçirildiyi inteqral sxem; A. və. ilə. çıxış girişin davamlı funksiyasıdır. A. i. ilə....... Böyük ensiklopedik politexnik lüğət

- (PAIS; İngilis Sahəsində proqramlaşdırıla bilən analoq massiv) analoq funksiyalar dəstlərini həyata keçirmək üçün konfiqurasiya edilə və bir-birinə bağlana bilən əsas hüceyrələr toplusu: filtrlər, gücləndiricilər, inteqratorlar, toplayıcılar, məhdudlaşdırıcılar, ... ... Wikipedia

Burada "BIS" yönləndirmələrini tələb edin; başqa mənalara da baxın. Səthə montaj üçün nəzərdə tutulmuş müasir inteqral sxemlər İnteqrasiya edilmiş (mikro) sxem (... Wikipedia

Rəqəmsal inteqral sxem (rəqəmsal sxem) diskret funksiya qanununa uyğun olaraq dəyişən siqnalları çevirmək və emal etmək üçün nəzərdə tutulmuş inteqral sxemdir. Rəqəmsal inteqral sxemlər ... ... Vikipediyaya əsaslanır

Səthə montaj üçün nəzərdə tutulmuş müasir inteqral sxemlər. Sovet və xarici rəqəmsal mikrosxemlər. İnteqrasiya edilmiş (ing. İnteqrasiya edilmiş sxem, IC, mikrosxem, mikroçip, silikon çip və ya çip), (mikro) dövrə (IC, IC, m/s) ... Wikipedia

analoq çip- analoginis integrinis grandynas statusas T sritis radioelektronika atticmenys: angl. analoq inteqral sxem vok. Analoq IC, n; integrierter Analogschaltkreis, m rus. analoq inteqral sxem, f; analoq çip, f pranc. dövrə …… Radioelektronika terminų žodynas

Analoq inteqral sxemlər davamlı funksiya qanununa uyğun olaraq dəyişən siqnalları çevirmək və emal etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Onlar rabitə avadanlıqlarında, televiziya və teleidarəetmədə, analoq kompüterlərdə, maqnitofonlarda, ölçü alətlərində, idarəetmə sistemlərində və s.

Texnologiyanın və dizayn üsullarının təkmilləşdirilməsi sayəsində analoq mikrosxemlərin çeşidi daim genişlənir. Generatorlar, detektorlar, modulyatorlar, konvertorlar, gücləndiricilər, açarlar, açarlar, filtrlər, ikincil enerji təchizatı, müxtəlif təyinatlı və funksional seçim və müqayisə cihazları, habelə çoxfunksiyalı mikrosxemlər və mikrosxemlər üçün çoxlu sayda mikrosxemlər istehsal olunur. elementləri.

Həm peşəkar avadanlıqların istehsalında, həm də radio həvəskarlarının təcrübəsində istifadə olunan ən çox yayılmış yerli analoq inteqral sxemlərin funksional tərkibi Cədvəldə təqdim olunur. 2.1.

Seriya ilkin tətbiq sahələrinə, funksional tərkibinə və onlara daxil olan inteqral sxemlərin sayına görə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.

Böyük bir seriya qrupu əsasən radio ötürücü avadanlıqların yaradılması üçün nəzərdə tutulmuşdur; seriyalar televiziya avadanlıqları, maqnitofonlar, elektrofonlar və digər cihazlar üçün istehsal olunur. Bütün bu seriyalar şərti olaraq funksional tam və funksional natamam bölünə bilər. Funksional cəhətdən tam müxtəlif funksional alt qruplara aid olan geniş çeşidli ixtisaslaşmış mikrosxemlərdən ibarətdir (Cədvəl 2.1). Bu seriyaların hər biri hazırda mikroelektron dizaynda tətbiq olunan mürəkkəblik baxımından radioqəbuledicilər, televizorlar və oxşar qurğuların praktiki olaraq bütün komponentlərini yaratmağa imkan verir.

Funksional olaraq natamam seriyalar az sayda ixtisaslaşdırılmış və ya ümumi təyinatlı çiplərdən ibarətdir. Onlar əsasən analoq avadanlıqların ayrı-ayrı bölmələrinin yaradılması üçün nəzərdə tutulub.

Mütəxəssislərin və radio həvəskarlarının xüsusi diqqəti, funksionallığı baxımından ən çox yönlü mikrosxemləri birləşdirən seriyaya layiqdir - əməliyyat gücləndiriciləri (§ 2.8). Hər bir əməliyyat gücləndiricisi müxtəlif funksional alt qruplara və növlərə aid çoxlu sayda qovşaq üçün əsas ola bilər.

Cədvəl 2.1

Cədvəl 2.2 və Cədvəl 2.3

Cədvəl 2.4

Müxtəlif seriyalı mikrosxemləri xarakterizə etmək və eyni tipə aid mikrosxemlərin müqayisəli qiymətləndirilməsi üçün əsasən funksional parametrlər toplusundan istifadə olunur. Bununla birlikdə, mühəndislik və həvəskar radio praktikasında, təchizatı gərginliyi, dizayn, çəki və mikrosxemlər üçün icazə verilən maksimum iş şəraiti kimi amillər də mühüm rol oynayır. Çox vaxt onlar müəyyən bir avadanlıq üçün element bazasını seçərkən həlledici əhəmiyyətə malikdirlər.

Təchizat gərginliyi ilə bağlı məlumatlar cədvəldə verilmişdir. 2.2, buradan mikrosxemləri gücləndirmək üçün müsbət və mənfi polaritenin müxtəlif nominal gərginliklərindən istifadə edildiyini görmək olar. Bu vəziyyətdə tolerantlıq əksər hallarda 4-10% təşkil edir. İstisnalar ±5% tolerantlığa malik K140 seriyalı mikrosxemlər, K224 seriyalı mikrosxemlərin ±5, ±20 və ±25% dözümlülüyü olan K245 seriyalı mikrosxemlərin ±20% dözümlülüyü, habelə qismən 219, K224, 235 və K237 seriyalı mikrosxemlər, gərginlik daha geniş diapazonda dəyişdikdə normal işləyir.

Bir çox praktiki hallarda təchizatı gərginliklərinin böyüklüyündəki fərq, əsas funksional parametrlər üçün tələblərə cavab versə də, müxtəlif seriyalı çiplərin bir cihazda istifadəsini çətinləşdirir və ya qeyri-mümkün edir.

Müxtəlif seriyalı mikrosxemlərin dizaynı müxtəlifdir. Onlar forma, ölçü, korpusun materialı, aparıcıların sayı və növü, çəkisi və s. ilə fərqlənir. Cədvəldən göründüyü kimi. 2.3, bu fəsildə nəzərdən keçirilən mikrosxemlər üçün 25 standart ölçülü düzbucaqlı və dairəvi sancaqlı və ya plenar dirəkləri olan qutulardan istifadə olunur. Bəzi mikrosxemlər (seriya K129, K722 və s.) çevik məftil və ya sərt tellərlə açıq çərçivəli dizaynda mövcuddur. Korpuslarda mikrosxemlərin kütləsi qramın fraksiyalarından (401.14-2 və 401.14-3 halları) 17 q-a qədərdir (157.29-1). Qablaşdırılmamış mikrosxemlərin kütləsi 25 mq-dan çox deyil.

Maksimum icazə verilən iş şərtlərinə görə, müxtəlif seriyalı mikrosxemlər əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.

Analoq mikrosxemlərin istifadəsinin temperatur diapazonunda fərq Cədvəldə göstərilmişdir. 2.4. Aydındır ki, temperatur diapazonunun aşağı həddi - 10 və ya - 30 ° C ilə xarakterizə olunan mikrosxemlər qış şəraitində işləmək üçün nəzərdə tutulmuş portativ avadanlıqlarda istifadə üçün tövsiyə edilə bilməz. Bəzən ciddi məhdudiyyətlər +50 və ya +55 ° C yuxarı həddi ilə qoyulur.

Mexanik stresə qarşı müqavimət baxımından müxtəlif seriyalı mikrosxemlər bir-birinə yaxındır. Əksər mikrosxemlər 10 q sürətlənmə ilə 1 - 5 ilə 600 Hz diapazonunda vibrasiya yükünə dözür. (K122, K123 seriyalı mikrosxemlər üçün sürətlənmə 5 q-dan çox olmamalıdır, KP9 və K167 seriyalı mikrosxemlər üçün - 7,5 q.) İstisna K245 seriyasının mikrosxemləri və K224 seriyasının mikrosxemlərinin bir hissəsidir, vibrasiya yük diapazonu 1 - 80 Hz sürətlənmə ilə 5 g.

Bu kitabın həcmi yerli sənaye tərəfindən istehsal olunan bütün mikrosxemləri ətraflı nəzərdən keçirməyə imkan vermir. Buna görə də, aşağıdakı cədvəldə verilən yalnız qısa təsvirdir. Əsas parametrləri göstərən seriyanın 2.1-i və onlara daxil olan mikrosxemlər, növlərə görə mikrosxemlərin müqayisəsi aparıldı və K122, K140, K224, 235, K521 seriyalı mikrosxemlərin sxemi və funksional xüsusiyyətləri göstərildi. müəlliflər üçün, geniş oxucu kütləsi üçün ən böyük maraq ola bilər. Bir sıra mikrosxemlər üçün tipik funksional vahidlərin nümunələri verilmişdir.

Digər seriyaların mikrosxemləri haqqında lazımi məlumatları kataloqlarda, məlumat kitabçalarında, kitablarda və dövri nəşrlərdə, ilk növbədə, "Radio" və "Elektronik sənaye" jurnallarında tapmaq olar. Bu nəşrlərdən istifadə edərkən yadda saxlamaq lazımdır ki, onlar tez-tez inteqral sxemlərin parametrlərini və funksional bölmələrin parametrlərini müəyyən edirlər, bəzən müəyyən bir mikrosxemdən istifadə üçün bir çox variantdan yalnız birini təmsil edirlər. Digər xarici elementlərlə və çıxışların dəyişdirilməsi üçün digər variantlarla istifadə edildikdə, qovşaqların parametrləri ədəbiyyatda verilmiş məlumatlardan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Əlavə olaraq qeyd etmək lazımdır ki, müxtəlif mənbələrdə fərdi mikrosxemlərin parametrlərinin kəmiyyətini təyin edərkən onların təsvirində uyğunsuzluqlar var. Bu, fərdi seriyaların diapazonunun genişləndirilməsi və bəzi mikrosxemlərin modernləşdirilməsi ilə bağlıdır.

Radiorabitə və yayım avadanlıqları üçün mikrosxemlər seriyası

Televiziya avadanlığı üçün çip seriyası

Maqnitofonlar və elektrofonlar üçün mikrosxemlər seriyası

Xətti və impuls cihazları üçün mikrosxemlər seriyası

Radiorabitə və yayım avadanlıqlarının yollarını gücləndirmək üçün mikrosxemlər

İkinci dərəcəli enerji təchizatının mikrosxemləri

Radio həvəskarları və mütəxəssisləri üçün şübhəsiz maraq K181, K142, K278, K286, K299 seriyalı mikrosxemlərdir. Onlar gərginliyin sabitləşdirilməsi üçün ikinci dərəcəli enerji təchizatında istifadə üçün nəzərdə tutulub. Bu cür qurğular, xüsusən, ayrı-ayrı bloklar və kaskadlar üçün fərdi stabilizatorlardan istifadə etməklə qeyri-sabitləşmiş birbaşa cərəyan mənbələri ilə mürəkkəb cihazların enerji təchizatını yeni şəkildə həyata keçirməyə imkan verir.

düyü. 2.28. Çip K181EN1

K181 seriyasının K181EN1 mikrosxemi (Şəkil 2.28) tənzimləyici elementin ardıcıl qoşulması ilə sxemə uyğun olaraq hazırlanır. Stabilizatorun əsas mərhələləri kompozit idarəetmə tranzistoru (Tv, T7), simmetrik diferensial gücləndirici (TS) Td) və bir Zener diodu Dz və tranzistor Ts-də emitent izləyicisi olan istinad gərginliyi mənbəyidir.

K181EN1 mikrosxemi 9 - 20 V qeyri-sabit giriş gərginliyində işləyir, 3 - 15 V stabilləşdirilmiş çıxış gərginliyini təmin edir. Maksimum yük cərəyanı 150 mA-dan çox olmamalıdır. Gərginliyin qeyri-sabitlik əmsalı 7-103.

K142 seriyası yeddi mikrosxemdən ibarətdir, onlardan beşi dörd diodun müxtəlif birləşmələridir.

düyü. 2.29. K142EN1 çipindəki gərginlik stabilizatoru
düyü. 2.30. Çip K299EV1

K142EN1 və K142EN2 mikrosxemləri tənzimlənən gərginlik stabilizatorlarıdır. Hər bir çip dörd modifikasiyada istehsal olunur. Onların arasında gərginliyin qeyri-sabitlik əmsalı 0,1 olan stabilizatorlar var; 0,3 və ya 0,5%, cari qeyri-sabitlik əmsalı 0,2; 0,5; 1 və 2%. Gərginliyin tənzimlənməsi diapazonunun aşağı həddi 3 və ya 12 V, yuxarı həddi isə 12 və ya 30 V-dir. K142EN1 çipində bir gərginlik tənzimləyicisinin qurulması nümunəsi Şek. 2.29.

K278 seriyasının mikrosxemləri 12 V çıxış gərginliyində və 2,5 A çıxış cərəyanında təmin edir, dalğalanma əmsalı 0,012-dən azdır.

K299 seriyası gərginliyin çoxalması ilə rektifikatorlar yaratmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Çıxış gərginliyi 2000 - 2400 V. Çıxış cərəyanı 200 μA. Əncirdə. 2.30 K299EV1 rektifikator çipinin diaqramını göstərir.

Əməliyyat gücləndiriciləri

Müqayisəli IC-lər

Radio həvəskarlarının təcrübəsində tez-tez analoq siqnalların dəyərlərini iki səviyyəli məntiqi siqnal şəklində müqayisə nəticəsinin çıxışı ilə müqayisə etmək zərurəti yaranır. Bu problem xüsusi mikrosxemlərin - komparatorların köməyi ilə həll edilə bilər. Ümumi halda bunlar xətti rejimdə işləyən diferensial giriş mərhələsi və məhdudlaşdırıcı rejimdə işləyən tək və ya iki fazalı çıxış mərhələsi olan ixtisaslaşdırılmış op-amplardır.

düyü. 2.33. Çip K521CA2 (a) və dəqiq müqayisə cihazı yandırılır. çip K521CA1 (b)

Müqayisəli giriş girişləri olmayan nisbətən sadə bir sxemə uyğun olaraq hazırlanır.

Girişdə, T9 tranzistorunda sabit cərəyan generatoru olan T6 və T7 tranzistorlarında diferensial mərhələ istifadə edilmişdir. T9 tranzistorunun rejiminin istilik sabitləşməsi diod bağlantısında tranzistor T10 tərəfindən təmin edilir.

İkinci mərhələ də T4 və 7Y tranzistorlarındakı diferensial sxemə uyğun olaraq hazırlanır.Balanslaşdırılmış qərəzli təchizatı dövrəsinə görə, müsbət təchizatı gərginliyi dəyişdikdə tranzistor T3 bazasında gərginlik sabit saxlanılır. G4 və T5 tranzistorlarının emitter sxemlərindəki zener diodu D2 onların əsaslarının potensiallarını 7V səviyyəsində sabitləyir. Bu dəyər etibarlı giriş siqnalını təyin edir. Cari çıxışın yük qabiliyyətini artırmaq üçün tranzistor 72-də emitent izləyicisi istifadə edilmişdir.

Bu tranzistorun emitent dövrəsindəki zener diodu D1, çıxış komparatorunun rəqəmsal TTL mikrosxemlərinin girişləri ilə uyğunluğunu təmin etmək üçün çıxış siqnalının səviyyəsini dəyişdirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Transistor T8 məntiq 0-da TTL komparatoruna qoşulmuş mikrosxemin giriş cərəyanı axını üçün yol təqdim edir. Diod bağlantısındakı T1 tranzistoru müsbət bölgədə çıxış gərginliyi yellənməsi 4 V-dan çox olarsa, ikinci mərhələnin diferensial çıxışını bağlayır. Bu kömək edir. komparatorun sürətini artırmaq üçün.

Xüsusilə K521CA1 mikrosxemində tətbiq olunan müqayisə aparatlarının qurulması üçün iki kanallı sxem daha mükəmməldir. Əncirdə. 2.33.6-da bu mikrosxemdən gərginlik komparatoru kimi istifadə nümunəsidir.