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日志

模拟集成电路入门30问之13

热度 11已有 1271 次阅读2020-12-25 08:44 |系统分类:芯片设计| 集成电路, 电路模块

13. 模拟集成电路的电路模块有哪些?

大家好!今天我们来聊聊模拟集成电路的电路模块,这里的功能模块是指能够组成模拟集成电路系统的子电路,它是我们设计时的电路最小单元,它们的特性有时候就决定了整个模拟集成电路的性能,整个集成电路功能的实现也是在各个模块功能实现的基础上达到的。所以说,这一讲非常重要。

以我个人的经验,我倾向于将电路模块分为三个大类,她们分别是:公共模块、功能模块和高速模块。下面我会一一进行讲解。

首先我们来看一下公共模块,COMMON MODULE,这类模块是一般大部分模拟集成电路所必须有的模块,它们的功能比较单一,而且有时候在大部分电路中缺一不可,同时这些模块的功能可以通过理想的电压源、电流源等来进行替代。在公共模块下我们还可以将其分为八个类型:运算放大器模块,OPAMP;比较器模块,COMP;带隙模块,BG;偏置模块,BIAS;恒压源模块,VREG;恒流源模块,IREG;参考源模块,REF;静电释放模块,ESD;当然其中偏置又分为两个子类:电压偏置模块,VBIAS;电流偏置模块,IBIAS;参考源也分为两个子类:电压参考模块,VREF;电流参考模块,IREF。这些类型模块中,运算放大器模块是大部分模块的基础模块,这有点像原来电路设计中我们常用的运算放大器芯片555,通过对运放模块的应用来达到我们希望的功能,后面的比较器模块、带隙模块、偏置模块、恒压源模块和参考源模块基本都会使用到运放模块,所以大家如果希望能够较好的设计公共模块,那么首先我们需要对运放模块的原理和问题非常熟悉,这样才能更好的设计其他的功能模块。同时我们在设计时有时会碰到运放模块和比较器模块的电路非常相似的情况,所以我们必须对这两类模块的区别有一定的认识,就我个人理解,其实比较器模块是运放模块的一个特殊应用,一般来说运放模块的器件工作在线性区,增益较大;而比较器模块工作在非线性区,输出的信号只有两种状态;所以我一般以这个模块的输出来确定它类型,如果输出是一个线性函数,那么它就是运算放大器模块,如果输出只有两个结果,那边它就是比较器模块。

第二大类电路模块是功能模块,FUNCTION MODULE,这类模块是模拟集成电路中的特殊功能,它不是大部分模拟集成电路必须有的模块,反而是这些模拟集成电路区别于其他模拟集成电路功能的特别模块。基于现在我所了解到的模拟电路功能,我这边将功能模块分成了十个类型:自动增益控制模块,AGC;自动功率控制模块,APC;迟滞比较模块,HYS;监控模块,MON;数模转换模块,DAC;模数转换模块,ADC;震荡模块,OSC;压控震荡模块,VCO;锁相环模块,PLL;串并/并串转换模块,SERDES。这其中监控模块又分为两个子类:电压监控模块,VMON;电流监控模块,IMON。在这些模块中,运用最广泛的是数模转换模块和模数转换模块,因为它们是模拟集成电路和数字集成电路的接口,有了它们才能实现数字世界这个伟大的梦想,所以如果大家希望在功能模块中有所建树,大家可以将重心放在这两类模块上,一般来说如果大家能将这两类模块设计的炉火纯青,那么在模拟集成电路设计领域基本没有失业的风险。

最后一大类电路模块是高速模块,HAMP,这类模块一般是模拟集成电路的核心模块,它是电路中处理核心或者高速数据的通道模块,它们的主要性能决定了模拟集成电路的大部分性能,所以一般来说这些模块是模拟集成电路的设计重点,当然不是说前两类模块不重要,只是相对而言,设计精力的需要在高速模块上更多一些。基于高速模块的传输函数特性,我们可以将其分为四个类型:跨阻放大模块,TIA;电压放大模块,VAMP;电流放大模块,IAMP;跨导放大模块,ZAMP。其中跨阻放大模块一般采用两种子类:三级反相模块,TRI-INV;单级反相模块,SIGL-INV。电压放大模块的子类较多,它们分别是:差分放大模块,DIFF;输出缓冲模块,BUF;均衡放大模块,EQ-AMP;预加重放大模块,PRE-AMP;去加重放大模块,DE-AMP。在这些模块中,被应用最多的是电压放大模块,因为它作为信号通道的主要模块,基本所有的高速模拟集成电路都需要使用,而且由于它的子类比较多,可以完成对畸变信号的恢复功能,所以如果大家希望在高速模块中能有一个比较好的基础,那边首先需要在电压放大模块上有一个比较好的理论和问题理解,这样再设计其他三类模块比较好。

总结一下,我们在模拟集成电路设计中一般会碰到三大类模块电路,二十一类模块电路,十三个子类模块电路,如果我们能将这些模块电路的原理和应用掌握好,基本在模块电路设计领域可以独立完成设计了。希望这一讲能对大家有所帮助!

 

发表评论 评论 (4 个评论)

回复 江上飘来 2021-1-6 15:49
高屋建瓴,深入浅出,强啊!!!
回复 江上飘来 2021-1-6 19:00
请问,VREG,IREG和VREF,IREF不是一类吗?两者有何区别?可否举例说明一下?谢谢
回复 novatmay 2021-1-7 08:58
江上飘来: 请问,VREG,IREG和VREF,IREF不是一类吗?两者有何区别?可否举例说明一下?谢谢
VREG是电压不变,输出电流可变;IREG是输出电流大且不变,输出电压可变;VREF是电压不变,不输出电流;IREF是输出电流小且不变,输出电压可变。
回复 江上飘来 2021-1-7 09:29
novatmay: VREG是电压不变,输出电流可变;IREG是输出电流大且不变,输出电压可变;VREF是电压不变,不输出电流;IREF是输出电流小且不变,输出电压可变。 ...
听着挺清楚的,不过感觉还是有点迷糊。
可能是我对电路的理解不够。
见到的电路太少了。

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