Интегральная схема со смешанными сигналами
Интегральная схема со смешанными сигналами — это любая интегральная схема , которая имеет как аналоговые , так и цифровые схемы на одном полупроводниковом кристалле . [1] [2] [3] [4] Их использование резко возросло с увеличением использования сотовых телефонов , телекоммуникаций , портативной электроники и автомобилей с электроникой и цифровыми датчиками .
Интегральные схемы (ИС) обычно классифицируются как цифровые (например, микропроцессор ) или аналоговые (например, операционный усилитель ). ИС со смешанными сигналами содержат как цифровые, так и аналоговые схемы на одном кристалле, а иногда и встроенное программное обеспечение . ИС смешанных сигналов одновременно обрабатывают как аналоговые, так и цифровые сигналы. Например, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) представляет собой типичную схему со смешанными сигналами.
ИС со смешанными сигналами часто используются для преобразования аналоговых сигналов в цифровые, чтобы цифровые устройства могли их обрабатывать. Например, микросхемы со смешанными сигналами являются важными компонентами FM-тюнеров в цифровых продуктах, таких как медиаплееры, которые имеют цифровые усилители. Любой аналоговый сигнал можно преобразовать в цифровую форму с помощью простейшего АЦП, а самые маленькие и энергоэффективные из них — интегральные микросхемы со смешанными сигналами.
ИС со смешанными сигналами сложнее спроектировать и изготовить, чем только аналоговые или только цифровые интегральные схемы. Например, эффективная ИС со смешанными сигналами может иметь свои цифровые и аналоговые компоненты, совместно использующие общий источник питания. Однако аналоговые и цифровые компоненты имеют очень разные потребности в мощности и характеристики потребления, что делает это нетривиальной задачей при проектировании микросхем.
Функциональность смешанных сигналов включает в себя как традиционные активные элементы (такие как транзисторы ), так и хорошо работающие пассивные элементы (такие как катушки , конденсаторы и резисторы ) на одном кристалле. Это требует дополнительного понимания моделирования и возможностей производственных технологий. Транзисторы высокого напряжения могут потребоваться для функций управления питанием на микросхеме с цифровыми функциями, возможно, с маломощной процессорной системой CMOS . Некоторые передовые технологии обработки смешанных сигналов позволяют объединять аналоговые сенсорные элементы (такие как датчики давления или диоды формирования изображения) на одном кристалле с АЦП.
Как правило, ИС со смешанными сигналами не обязательно нуждаются в самых высоких цифровых характеристиках. Вместо этого им нужны более зрелые модели активных и пассивных элементов для более точного моделирования и проверки, например, для планирования тестируемости и оценки надежности. Поэтому схемы смешанных сигналов обычно реализуются с большей шириной линии, чем самая высокая скорость и самая плотная цифровая логика, а технологии реализации могут быть от двух до четырех поколений .за новейшими цифровыми технологиями реализации. Кроме того, для обработки смешанных сигналов могут потребоваться пассивные элементы, такие как резисторы, конденсаторы и катушки, для которых могут потребоваться специальные металлические, диэлектрические слои или аналогичные адаптации стандартных производственных процессов. Из-за этих специфических требований ИС со смешанными сигналами и цифровые ИС могут иметь разных производителей (известных как литейные заводы ).
