Diseño y aplicaciones de circuitos integrados analógicos

Diseño y aplicaciones de circuitos integrados analógicos

Un circuito integrado también se denomina circuito integrado monolítico, chip, microchip e IC se puede definir como un conjunto de circuitos electrónicos con millones de resistencias, condensadores, transistores y otros componentes están integrados en una oblea semiconductora o placa pequeña de material semiconductor, generalmente silicio. Por lo general, todos los dispositivos eléctricos y electrónicos que usamos en nuestra vida diaria son una aplicación de circuitos integrados. Aunque los circuitos integrados constan de varios miles de millones de transistores y otros componentes, son más pequeños en tamaño, muy compactos. Con el avance en Tecnología IC el ancho de la línea conductora en un circuito integrado se reduce a decenas de nanómetros.

Tipos de circuitos integrados

Tipos de circuitos integrados

Existen diferentes tipos de circuitos integrados principalmente los circuitos integrados se clasifican en dos tipos, como circuitos integrados analógicos y circuitos integrados digitales. En este artículo, como caso especial, discutimos sobre el diseño y las aplicaciones de circuitos integrados analógicos.




Circuitos integrados analógicos

IC analógico

IC analógico

Los circuitos integrados analógicos se diseñaron principalmente mediante cálculos manuales y piezas de kits de proceso antes de la invención de los microprocesadores y otras herramientas de diseño dependientes del software. El diseño de circuito integrado analógico se utiliza para diseñar amplificadores operacionales , reguladores lineales, osciladores, filtros activos y bucles de bloqueo de fase. Los parámetros de los semiconductores, como la disipación de potencia, la ganancia y la resistencia, están más relacionados con el diseño de circuitos integrados analógicos.

Diseño de circuito integrado analógico

El proceso de diseño de circuitos integrados analógicos incluye diseño de sistemas, diseño de circuitos, diseño de componentes, simulaciones de circuitos, simulaciones de sistemas, diseño de diseños de circuitos integrados, interconexión, verificación, fabricación, depuración de dispositivos, depuración de circuitos y depuración del sistema. El diseño de circuitos integrados digitales se puede automatizar, pero el diseño de circuitos integrados analógicos es muy difícil, desafiante y no se puede automatizar.

El diseño práctico del circuito integrado analógico implica los siguientes pasos:

Proceso de diseño de circuitos integrados analógicos

Proceso de diseño de circuitos integrados analógicos

Sistema de nivel de bloque

Principalmente, las ideas se implementan para diseñar un diseño de nivel de bloque para el circuito integrado analógico deseado. Se diseñan y conectan diferentes bloques para obtener un sistema de nivel de bloque completo.


Circuito de nivel de componente

Basado en el sistema de nivel de bloque, se utilizan y conectan diferentes componentes adecuados para formar un circuito de nivel de componente. Al utilizar este circuito como circuito básico para el diseño de circuitos integrados analógicos, se utiliza para la simulación.

Verificación del circuito de nivel de componente

El circuito de nivel de componente se utiliza para verificación. Este diseño de circuito se simula y, basándose en los resultados de las simulaciones, se verifica el circuito de nivel de componente del circuito integrado analógico.

Diseño de circuito integrado

Después de la verificación del circuito de nivel de componente del circuito integrado analógico mediante simulaciones. El diseño del circuito integrado analógico se diseña utilizando la traducción física. Por lo tanto, se diseña un diseño de circuito integrado analógico.

Fabricación de IC

La fabricación de circuitos integrados analógicos implica varios pasos, como crear una oblea semiconductora utilizando material semiconductor (o directamente se puede usar una oblea semiconductora). Integrando diferentes componentes eléctricos y electrónicos como resistencias, transistores, etc. en la oblea y empaquetando el chip para formar el paquete IC.

Prueba y depuración de IC

Luego, el circuito integrado analógico se prueba y depura para verificar los resultados con los resultados estimados. Luego, el prototipo de IC se diseña y se utiliza para caracterizar el circuito integrado y la placa de evaluación se utiliza para evaluar el circuito integrado analógico.

Amplificador operacional Diseño de circuito integrado analógico

El diagrama de circuito a nivel de componente de un diseño de circuito integrado analógico del amplificador operacional IC 741 se muestra en la siguiente figura. Consta de resistencias y transistores integrados en un chip.

Diagrama de nivel de componentes del circuito interno del amplificador operacional IC 741 analógico

Diagrama de nivel de componentes del circuito interno del amplificador operacional IC 741 analógico

Los cuadros de colores representan: amplificador diferencial azul delineado, amplificador de voltaje magenta delineado, (etapa de salida cian delineada y variador de nivel de voltaje verde delineado) amplificador de salida cian y verde delineado, espejo de corriente rojo delineado.

Aplicaciones del circuito integrado analógico

Existen diferentes ejemplos de diseños de circuitos integrados analógicos, como circuitos de administración de energía, amplificadores operacionales y sensores que se utilizan con señales continuas para realizar funciones como filtrado activo, distribución de energía para componentes con chip, mezcla, etc.

Aplicación de IC analógico para filtrado activo

El diseño de circuito integrado analógico se utiliza para el filtrado activo. Utiliza filtro activo o filtro electrónico analógico componentes electrónicos activos como amplificadores utilizados para mejorar el rendimiento y la previsibilidad de un filtro al evitar el inductor voluminoso y costoso.

Existen diferentes configuraciones de filtro activo (topología de filtro electrónico) que incluye filtro sallen-key , filtros de variables de estado, filtros de retroalimentación múltiples, etc.

Aplicación de IC analógico para circuito de administración de energía

En el diseño de circuitos integrados analógicos (o cualquier circuito integrado), todos los componentes eléctricos y electrónicos que se utilizan e integran para diseñar el circuito integrado requieren energía. Esta energía eléctrica requerida se distribuye a los componentes del chip mediante una red de conductores diseñados en el chip. El circuito de administración de energía incluye el análisis y diseño de este tipo de redes (red de conductores) que se utilizan para distribuir energía dentro del circuito.

Aplicación de IC analógico para mezcla de frecuencias

El mezclador de frecuencia también llamado mezclador (circuito eléctrico no lineal) es un diseño de circuito integrado analógico que se utiliza para la mezcla de frecuencias. La mezcla de frecuencias se puede definir como la creación de una nueva frecuencia a partir de dos señales diferentes aplicadas al circuito. Estos también se utilizan para cambiar señales de un rango de frecuencia a otro.

Aplicación de IC analógico como amplificador operacional

Amplificador operacional IC 741

Amplificador operacional IC 741

El amplificador operacional que se muestra en la figura anterior es el mejor módulo fundamental en el diseño de circuitos integrados analógicos. Existen diferentes tipos de amplificadores operacionales, pero IC 741 Op-Amp es el amplificador operacional más utilizado en muchas aplicaciones. La relación simple entrada / salida (E / S) del amplificador operacional es la razón detrás del uso de amplificador operacional en el diseño de circuitos integrados analógicos.

Circuito de ahorro de energía de Edgefxkits.com

Circuito de ahorro de energía de Edgefxkits.com

El proyecto de ahorro de energía para industrias y establecimientos comerciales es una aplicación de uno de los diseños de circuitos integrados analógicos, el amplificador operacional IC 741. Para reducir la pérdida de potencia en las industrias, se utilizan condensadores de derivación para proporcionar compensación del factor de potencia. Factor de potencia puede definirse como la relación entre la potencia real o activa y la potencia aparente o la suma de la potencia activa y Poder reactivo .

A medida que disminuye el factor de potencia, se requiere más energía para satisfacer la demanda de carga. Por lo tanto, la eficiencia disminuirá y el costo (factura de energía) aumentará. En este sistema, el pulso de voltaje cero y el pulso de corriente cero tienen un retardo de tiempo entre ellos, que es generado adecuadamente por circuitos amplificadores operacionales en modo comparador. Estos se alimentan a los dos pines de interrupción del Microcontrolador 8051 que muestra la pérdida de potencia debido a la carga inductiva en la pantalla LCD.

Diagrama de bloques del circuito de ahorro de energía de Edgefxkits.com

Diagrama de bloques del circuito de ahorro de energía de Edgefxkits.com

La tensión en el transformador de potencial se alimenta al amplificador operacional que actúa como detector de cruce por cero V, y la corriente en el transformador de corriente se alimenta al amplificador operacional que actúa como detector de cruce por cero I. Las salidas de estos amplificadores operacionales se dan al Microcontrolador 8051 que controla la activación de relés a través del controlador de relé IC para conectar condensadores de derivación en el circuito para hacer una pérdida de potencia cero.

¿Conoce las aplicaciones de los circuitos integrados analógicos? Siéntase libre de compartir sus conocimientos técnicos y dudas con respecto a los proyectos de electrónica publicando sus comentarios en la sección de comentarios a continuación.