模拟集成电路

什么是模拟集成电路？随着社会的发展，科技也日益蓬勃发展，我们都必须掌握科学知识来推动社会的继续发展。接下来，我就为大家讲解模拟集成电路的内容，希望对广大的读者有很大的帮助。

模拟集成电路的简介

模拟集成电路主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。有许多的模拟集成电路，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。模拟集成电路的主要构成电路有：放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试，模拟而得到，与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在EDA软件的控制下自动的综合产生。

1958年,杰克·基尔比在锗材料上用5个元件实现了一个简单的振荡器电路，成为世界上第一块集成电路。这一发明揭开了20世纪信息革命的序幕，标志着电子时代的到来。今天，随着以计算机和通信技术为代表的高科技产品在国防科技、工业生产和日常生活中越来越广泛的应用，以集成电路为代表的微电子产业也进入了一个前所未有的发展阶段。

集成电路(简称IC)按其功能、结构的不同，可以分为数字IC和模拟IC两大类。数字IC用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间和幅度上离散变化的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)的电路。模拟IC是用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间连续变化的信号)的电路，是微电子技术的核心技术之一，能对电压或电流等模拟量进行采集、放大、比较、转换和调制。


模拟集成电路的发展

模拟电路当前呈现出三个突出趋势:高性能分立器件、模数混合和SOC (System on Chip系统芯片)。

模拟集成电路种类繁多，其性能要求也各不相同。追求更高的性能将是模拟器件未来主要的发展方向[7]。凌特公司中国区域业务经理李锦华简单地将其归纳为“三升三降”，即速度、精度、效率上升，而功耗、尺寸与外围元件数下降。对放大器而言，将向更高速度、更低噪声、更大动态范围等方向发展;对数据转换器而言，将向更高速度、更高精度等方向发展;在信号处理、射频电路、电源管理等领域，将向更高精度、速度与效率方向发展，同时功耗、尺寸及外围元件数量则将不断下降。以手机为例，消费者要求更清晰的语音、更加绚丽的屏幕，同时还要有更长的待机时间，这些都给模拟器件制造商提出了更高的要求，也为设计人员带来了更大的挑战。分立模拟电路可以把这些性能做得很高。例如，Maxim转换速率已经做到了2GSPS，而采用SOC (系统芯片)是做不到这种性能的。

一个单片上组成的开关电容滤波器( SCF)完成对模拟信号的处理随着超大规模IC的不断发展，模拟与数字之间的概念也在不断模糊。例如近来迅速发展起来的集成滤波技术。就是模数结合的集成电路的一个实例:它利用MOS开关，MOS电容和MOS运算放大器同时集成在[8]。美国国家半导体最新推出的ADC081000芯片就是模拟与数字融合的一个最好例子。这款8位的模数转换器设有低电压差分信号(LVDS)接口，最高取样率可达1. 6GHz，这是业界目前最快的速度。由于这款模数转换器具有高速的数据采集能力，因此系统设计工程师可以直接将模拟信号向下转换，以便进行更快及更有效的后期处理。
随着工艺水平的提高，EDA工具、Foundry工艺PDK的完善以及设计水平的提高，模拟IC正在步入新的发展时代。为了保证最佳的系统性能、最高的可靠性、最小的体积和最低的成本，数字和模拟IC的设计及制造正在趋向于统一的加工平台，由单一的功能电路向系统级电路发展，这也是目前最具潜力的IC发展方向——SOC。

SOC是微电子设计领域的一场革命，它从整个系统的角度出发，把智能核、信息处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个或少数几个芯片上完成整个系统的功能，即我们可以把越来越多的电路设计在同一个芯片中，这里面可能包含有中央处理器(CPU )、嵌入式内存( Embedded memory)、数字信号处理器(DSP)、数字功能模块(Digital function)、模拟功能模块 (Analog function)、模拟数字转换器(A/D， D/A )以及各种外围配置(USB， MPEG)等等。这就为设计者进行电子系统设计和开发提供了可利用的最新手段。采用片内可再编程技术，使得片上系统内硬件的功能可以像软件一样通过编程来配置，从而可以实时地进行灵活而方便的更改和开发，甚至可以在系统运行过程中不停机地进行再配置，使相同的硬件可以按不同时段实现不同的功能，提高了系统的效率。这种全新的系统设计概念，使新一代的SOC具有极强的灵活性和适应性。它不仅使电子系统的设计和开发以及产品性能的改进和扩充变得十分简易和方便，而且使电子系统具有更好的性能、更低的功耗、更小的体积和更低的成本，带来了电子系统设计与应用的革命性新变革，可广泛应用于移动电话、硬盘驱动器、个人数字助理和手持电子产品、消费性电子产品等。SOC是21世纪电子系统开发应用的新平台。TI公司近期就推出型号为MSC120产品，它是一款具有8通道24位△-Σ模数/转换器及单通道8位数/模转换器的增强型8051 MCU。具有片上温度传感器、I2C、SP I接口以及低电压监测功能，非常适合于工业应用，如秤重、过程控制、智能传感器等。

模拟电路可以作为我国未来集成电路发展的切入点

我国集成电路产业经过30多年的发展，现已形成良好的产业基础。2004年，中国集成电路设计业和芯片制造业已经取得突破性进展，集成电路市场需求达243亿块，然而在这243亿块集成电路中，中国本地产的产品不到8% ，这其中既蕴藏着巨大商机，同时也反映了中国IC设计业与国际IC设计业的差距。中国的集成电路业正面临着前所未有的机遇与挑战。2005年中国消费电子产业保持快速增长，对集成电路产品需求大幅增加。

中国广阔的模拟 IC应用市场，给模拟IC技术带来足够的发展空间。模拟电路可以作为我国未来集成电路发展的切入点。做CPU的许多知识不是从书本上可以学到的，而是经验和窍门。中国缺少这类人才，还需要长时间的经验积累。并且，经费也是一个问题，芯片每一次投片需要投入几十万美元，而高性能的CPU投片七、八次是很正常的。目前中国集成电路水平在通用CPU产品领域甚至相差20至30年的水平。

因而，从目前来说，我们可以避开高档的CPU，瞄准国际IC产业发展的趋势，即SOC，通过嵌入式芯片的设计实施跟踪和突破。因为在数字设计中，几乎每件事都可以自动完成;但模拟电路仍然要依靠工程师的智慧来实现设计。采用模拟和数字结合的嵌入式芯片IC制造业无论从质还是从量来说都不算发达，但是只要找准了发展方向，伴随着全球产，能充分发挥我们已有的生产能力;而且，它种类众多，在诸如手机、数字电视、DVD、电视机顶盒、PDA等不同领域应用广泛，与高度标准化的PC只有英特尔一家独大现象不同，国外大公司很难形成垄断。

虽然目前中国业东移的大潮、中国的经济稳定增长，再加上巨大的内需市场，以及充实的人力资源，丰富的自然资源，可以说，中国模拟集成电路的发展尽得天时、地利、人和之优势。相信在不远的将来，中国将会继美国、日本、台湾、韩国、新加坡之后，崛起为新的世界集成电路制造中心。




数字集成电路与模拟集成电路的功能及应用，区别有哪些

数字集成电路：主要是针对数字信号处理的模块。

如；计算机里的2近制、8近制、10近制、16近制的数据进行处理的集成模块。数字集成电路的运行以开关状态经行运算，它的精度高适合复杂的计算。模拟集成电路：主要是针对模拟信号处理的模块。

如；话筒里的声音信号，电视信号和VCD输出的图象信号、温度采集的模拟信号和其它模拟量的信号处理的集成模块。模拟集成电路工作在晶体管的三角放大区。
（1）电路处理的是连续变化的模拟量电信号（即其幅值可以是任何值）。
（2）信号的频范围往往从直流一直可以延伸到高频段。

（3）模拟集成电路中的无器件种类多，除了数字集成电路中大量采用的NPN管及电阻外，还采用了PNP管，场效应晶体管，高精度电阻等。

（4）除了应用于低电压电器中的电路处，大多数模拟集成电路的电源电压较高，输出级模拟集成电路的电源电压可达几十伏以上。

（5）具有内繁外简的电路形式。充分发挥了集成电路的工艺特点和便于应用的特点。

总之，为了自己将来更好的适应社会的发展，应该增强自己对模拟集成电路知识的理解和对模拟集成电路理论知识的掌握。同时，希望本文能对大家的工作有一定的指导作用。

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