Глава 13. АНАЛОГОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Общие сведения и применение аналоговых микросхем

Аналоговые интегральные микросхемы (АИМС) предназначены для преобразования и обработки сигналов (информации), изменяющихся по закону непрерывной функции.

Об аналоговом представлении информации говорят во всех тех случаях, когда первоначальная информация в точности преобразуется в сигналы электрического напряжения. Обработку информации, представленной в форме аналоговых сигналов электрического напряжения, называют аналоговой обработкой информации.

В аналоговых интегральных схемах преобразование (обработка) и выдача сигнала осуществляются путем плавного (непрерывного) изменения напряжения (или тока). Выходной сигнал на любом элементе АИМС является непрерывной функцией входного сигнала. Частным случаем АИМС являются микросхемы с линейной характеристикой — линейные АИМС. В линейных интегральных схемах выходной сигнал представляет собой линейную функцию входного сигнала с заданным коэффициентом усиления (передачи) без искажения.

Аналоговые ИС изготавливаются по технологии с использованием преимущественно кремния и арсенида галлия и предназначаются для усиления, ограничения, частотной фильтрации, сравнения и переключения сигналов, изменения по закону непрерывной функции.

Требования, предъявляемые к АИМС: минимальное искажение входного сигнала, низкий уровень шумов, малое время переходных процессов, стабильность выходных сигналов. Обычно АИМС имеют нерегулярную структуру, когда в схеме содержится большое число разнообразных функциональных элементов. Поэтому в АИМС степень интеграции значительно ниже, чем в цифровых интегральных микросхемах (ЦИМС). АИМС изготавливаются чаще всего по гибридной или монолитной технологии.

По выполняемым функциям различают следующие основные группы АИМС: многоцелевые и операционные усилители (рис. 13.1).

Многоцелевые усилители осуществляют специализированные преобразования аналоговых сигналов и классифицируются по выполняемым функциям:

• — силовые усилители — усилители низких частот, усилители блоков питания и усилители передающих устройств;
• — радиочастотные усилители — узкополосные, широкополосные и СВЧ-усилители;
• — инструментальные усилители, выполняющие заранее запрограммированные преобразования — компараторы, стабилизаторы (регуляторы), умножители, преобразователи, ограничители, фильтры частотной селекции и т.д.

Широкое распространение получили усилители постоянного тока с большим коэффициентом усиления, к которым относятся операционные усилители.

Рис. 13.1. Классификация аналоговых интегральных микросхем (АИМС)

Операционные усилители по выполняемым функциям классифицируются:

• — основного (общего) назначения, в которых можно менять основные характеристики путем включения внешних навесных элементов в соответствии со спецификой решаемой задачи;
• — быстродействующие, характеризуемые широкой полосой пропускания (более 10 мГц) и высокой скоростью нарастания входного сигнала;
• — прецизионные (высокоточные) — используются для усиления малых электрических сигналов, сопровождаемых высоким уровнем помех; невысокого быстродействия;
• — мощные и высоковольтные — с выходными каскадами на мощных высоковольтных элементах;
• — многоканальные — с возможностью усиления сигналов по нескольким каналам и их разделением;
• — микромощные — с малой потребляемой мощностью;
• — программируемые усилители, в которых имеется возможность программировать (задавать) параметры усилителя путем изменения внутренней конфигурации схемы.