アナログ集積回路：なぜそれが必要なのか

アナログ集積回路はICのカテゴリーの1つです。さらに、これはほとんどの電子機器の基本的なコンポーネントです。

たとえば、このタイプのICはほとんどの家電製品に見られます。なんで？ ICはデジタルデバイス、コンピューター、携帯電話などの動作を支援するためです。

また、このICは、広帯域信号やその他の高電力アプリケーションに役立ちます。したがって、このICの優れた例は、555タイマー、オペアンプ、センサーなどです。

ただし、このデバイスはすべての電子デバイスに適用できるわけではありません。したがって、この記事を作成して、アナログ集積回路について説明しました。そのため、それが何であるか、なぜそれが必要なのかなどについて学びます。

先に進みましょう！

アナログ集積回路とは何ですか？

アナログ集積回路の概要

出典：ウィキメディアコモンズ

このデバイスは、ほとんどの電子デバイスの主要コンポーネントです。さらに、ゼロ（ゼロ）から最大電源電圧まで自由に動作する信号を処理するのに役立ちます。

また、回路には通常2つの入力があります。一方の入力は正で、もう一方の入力は負です。さらに、各入力はそれぞれ非反転と反転です。

さらに、アナログ集積回路を構成するコンポーネントは次のとおりです。

• コンデンサ
• 抵抗器
• 半導体
• インダクタ

したがって、デバイスを使用して次の設計を行うことができます。

• 操作用アンプ
• オシレーター
• アクティブフィルター
• リニアレギュレータ
• ソフトウェアのフェーズロックループ

ただし、抵抗、消費電力、パワーゲインなどの半導体パラメータを考慮することが重要です。

言い換えれば、アナログ集積回路は、熱、音、光などのさまざまなアナログ入力を変更することによって機能します。また、処理のためにそれらをデジタル信号とゼロに変換します。さらに、アナログ集積回路は電子機器よりも長寿命です。

なぜアナログ電子機器が必要なのですか？

アナログ統合スイッチ

出典：ウィキメディアコモンズ

エレクトロニクス業界では物事が進化しましたが、アナログは依然として強力です。間違いなく、ほとんどのものはデジタルですが、バイナリシステムで数値を表す方が便利です。たとえば、「1」と「0」を「オン」と「オフ」として関連付ける方が簡単です。

したがって、デジタルIC設計とは異なり、アナログIC設計では、次のことにさらに重点を置く必要があります。

• すべての回路
• トランジスタの正確な機能
• サイズ

理由は簡単です。現在、ほとんどのデバイスはデジタルであるため、アナログICの設計者はプロセスの機能と制約を処理する必要があります。なんで？プロセスの機能と制約がデジタルICに適しているためです。

アナログICの設計仕様

デジタルICと同様に、アナログ設計者は一連の機能と仕様から始める必要があります。その後、さまざまな機能の作業モデルとアクティブモデルを使用して、アナログICの制約を縮小します。

次に、彼らは次のことを思いつきます：

• プロセス機能
• タイプ
• デバイスサイズ

したがって、ほとんどの場合、次のものが含まれます。

• コンデンサとインダクタの技術の追加
• 集積回路とサブ回路の標準値
• トランジスタの選択

また、高レベルのシミュレーションを作成したり、VHDL-AMSなどのHDLを使用してサブブロックの制約を把握したりすることもできます。

アナログICの設計フロー

アナログIC設計に必要な手順は次のとおりです。

1.設計の仕様

• テストベンチの開発
• トポロジ
• 制約
• 仕様

2.フロー概略設計

• 回路シミュレーションと最適化
• 回路レベルの回路図入力
• ブロックHDL仕様
• アーキテクチャHDLシミュレーション
• システムレベルの回路図入力

3.体の流れ

• テープアウト
• レイアウト後のシミュレーション
• 寄生抽出
• レイアウトと回路図（LVS）
• デザインルールチェック（DRC）
• PCellベースのレイアウトエントリ

アナログ集積回路設計

シンプルなアナログIC設計

出典：ExplainthatStuff

確かに、アナログIC設計を考え出す際に従う必要のあるプロセスがあります。さらに、この手順には、順不同で以下が含まれます。

• 回路シミュレーション
• システム設計
• 回路設計
• 回路のデバッグ
• システムデバッグ
• 検証
• システムシミュレーション
• 集積回路レイアウト設計
• 製造
• 相互接続
• コンポーネントの設計
• デバイスのデバッグ

ただし、アナログIC設計の実際的な側面には次のものが含まれます。

1。ブロックレベルシステム

セルレベルシステムとも呼ばれます。さらに、このシステムには、特定の集積回路のブロックレベルの設計を作成するために必要な戦術が含まれています。したがって、デザインを設定したら、それぞれをリンクして完全なブロックレベルのシステムを形成します。

2。コンポーネントレベルの回路

ここで使用するコンポーネントは、ブロックレベルのシステムの結果に基づいています。

したがって、適切なコンポーネントが揃ったら、それらを接続してコンポーネントレベルの回路を作成します。次に、それをアナログ設計の一次回路として使用できます。さらに、シミュレーションにも使用できます。

3。コンポーネントレベル回路の確認

確認のためにコンポーネントレベルの回路を使用することもできます。ただし、これは回路設計をシミュレートした後に発生します。したがって、シミュレーション結果を使用して、アナログICのコンポーネントレベルの回路を検証できます。

4。 ICの作成

確かに、アナログ集積回路を作成するために従うべきいくつかのステップがあります。まず、半導体材料を使用して半導体ウェーハを作成することから始めます。または、既製の半導体ウェーハを入手することもできます。

その後、トランジスタ、コンデンサ、抵抗などのさまざまな電子部品をウェーハに追加できます。次に、パッケージICを形成するチップをパックできます。

5。 ICのテストとデバッグ

この段階で、アナログ集積回路をテストできます。また、デバッグして、チェック結果と推定結果を比較することもできます。したがって、すべてが良好に見える場合は、ICプロトタイプの設計に進みます。次に、プロトタイプを使用して、評価ボードと集積回路の特性を評価します。

アナログICとデジタルICの違いは何ですか？

次の表は、アナログICとデジタルICの違いをまとめたものです。

アナログICS	デジタルIC
アナログまたはリニアICは、時間に関して常に変化する信号で動作します。	デジタルまたはノンリニアICはバイナリ信号で動作します。
アナログICの設計要件は、デジタルICに比べて広範囲に及んでいます。	デジタルICの設計要件は、アナログICに比べてそれほど過激ではありません。
アナログICの一部のアプリケーションには、オシロスコープ、レーダー、航空機、PLL、宇宙などがあります。	デジタルICの一部のアプリケーションには、電卓、時計、マイクロプロセッサ、デジタル時計、コンピューターなどがあります。
アナログICの商用バージョンは、マイクロ波増幅器、電圧コンパレータ、レギュレータ、電圧増倍器などとして入手できます。	デジタルICは、レジスタ、アナログ-デジタルチップ、カウンタ、デジタル-アナログチップ、フリップフロップ、マイクロプロセッサチップ、論理ゲートなどとして商業的に見つけることができます。
デジタルICに比べてトランジスタが少ない。	デジタルICは、アナログICと比較してより多くのトランジスタを備えています。
アナログICには、連続した範囲の値を処理できる出力と入力があります。さらに、結果は情報に比例します。	デジタルICには、2つの電圧（入力と出力）があり、レベルが介在することなく、2つの可能な値があります。

アナログ集積回路のアプリケーション

アナログ集積回路は、次のアプリケーションに適用できます。

1。パワーマネジメント回路

アナログICの設計をよく見ると、そのすべてのコンポーネントに電力が必要であることがわかります。また、オンチップコンポーネントの導体ネットワーク（電力管理回路）を使用して、オンチップで設計された必要な電力を供給することができます。

パワーマネジメント回路

出典：ウィキメディアコモンズ

また、電力管理回路（導体のネットワーク）は、回路内で供給される電力を設計および分析します。

2。周波数ミキシング

実際、周波数ミキシングは、回路に適用される2つの異なる信号を使用して、新しい周波数を取得します。したがって、アナログ集積回路から周波数ミキサーを入手できます。周波数ミキサーを使用して、さまざまな周波数範囲の信号形式を変更することもできます。

3。アクティブフィルタリング

もちろん、アナログICはアクティブフィルタリングに適しています。また、アクティブな電子部品を使用してこれを行い、パフォーマンスを向上させます。したがって、フィルターは高価でかさばるインダクターを防ぐ必要があります。さらに、複数のフィードバックフィルター、サレンキーフィルターなど、さまざまなアクティブフィルターの構成があります。

最後の言葉

アナログ集積回路は、コンポーネントが相互接続された半導体ウェーハで構成されるデバイスです。興味深いことに、このタイプのICは信頼性が高く、費用対効果が高く、このデバイスはプロの回路設計者、愛好家、学生にとって理想的です。

アナログ集積回路を使用しましたか？それとも、プロジェクトに最適なものを入手するための支援が必要ですか？お気軽にお問い合わせください。