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模拟电路

模拟集成电路是以电子形式表示连续信号的集成电路。
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描述

在数字电路发明之前,有模拟电路。作为集成电路的两种主要类型之一,模拟集成电路在许多方面与数字集成电路完全不同。

模拟电路处理模拟信号:波形式的完整信号(连续变量信号)包含更多数据,因为它是连续波,而不是由二进制起伏(或脉冲)组成的数字化波形。我们生活在一个模拟的世界。电磁波谱中的所有波都是模拟波。此外,世界上的“模拟”意味着比例:模拟电路以电子电压或电流的比例表示现实世界的信号。由于我们听和看事物的方式是一个连续的波,模拟电路对我们的物理世界进行了电子表示。同样,信号不会像数字集成电路那样被转换成二进制脉冲或其他接近真实世界的信号。另一种观察方法是模拟波是平滑的,而数字波是锯齿状的。

通过在面包板上焊接分立元件来制作模拟电路要比在面包板上制作数字电路容易得多。尽管与数字集成电路一样,将模拟电路集成到芯片上将所有组件集成到一个基板上,但众所周知,模拟集成电路很难设计好,需要不同的方法,其中大部分源自设计师的经验,而不是对工具的严重依赖。模拟电路设计不像数字电路设计那么自动化,这可能会对错误率产生影响。此外,模拟对环境中的噪声很敏感。

报告显示,模拟内容导致的测试失败最多,对现场回报的贡献明显大于数字内容。这一错误率是由高复杂性、易于出错的过程、全定制设计、可变性、有限的系统验证来评估鲁棒性以及与数字版本相比自动化程度低造成的。部分原因是由于模拟设计和验证的成熟。虽然数字电路已经取得了很大的进步,模拟设计自动化和验证方法有滞后。此外,前沿节点使得构建可靠的模拟电路变得越来越困难。

标准终于赶上来了。IEEE P2427,“模拟缺陷建模和覆盖率标准”,将定义如何建模故障和计算测试覆盖率。该标准应在2019年加速测试覆盖模拟故障模拟工具的开发和部署。

很久以前,模拟电路就不再遵循摩尔定律了。与数字电路不同,模拟电路不能很好地伸缩。因此,模拟在节点收缩方面落后于数字。模拟晶体管通常需要更大,以确保负载、功率分配和信号保真度都在应用程序中得到很好的维护。

模拟的一个优点是保留在旧节点上,这节省了金钱和麻烦。由于缩小晶体管和将模拟迁移到下一个节点的压力较小,模拟工程师可以继续在旧节点上积累经验。

模拟集成电路与数字集成电路有何相似之处?
模拟电路由晶体管、电阻器、电容器等组成。有关一些基本的模拟电路配置,请参阅美国国家仪器公司页面基本模拟电路

模拟电路和数字电路有时做同样的事情。例如,内存存储电路有模拟和数字两种风格。

可以购买模拟、数字和混合信号电路的知识产权(IP)。

模拟集成电路的例子
虽然模拟可能看起来像恐龙,但它并不只是一个过时的世界,硬核,老派模拟工程师。模拟电路被用于许多通信设备,目前争论的问题是在某些应用中,模拟电路是否比数字电路具有显著的性能优势。例如,对于基站来说,选择是使用数字还是模拟进行波束形成。

模拟ic的例子:

        • 一些内存芯片,
        • 电源芯片,
        • 一些传感器,
        • 宽带射频和一些5G应用,AFE -模拟前端(AFE)解决方案。
        • 运算放大器(运算放大器)
        • RC低通和高通滤波器动态信号采集(DSA)装置

改变信号
模拟电路使用的连续信号可以通过操纵来降低噪声、增加(放大)或减少信号。

        • 传感器接收模拟信号,如声波或其他振动,可以使用换能器,通过振幅或频率改变信号的大小,也可以只使用信号而不进行修改。
        • 放大器增加信号的电压、电流或功率。

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