Войти
A Интегральная схема со смешанными сигналами - это любая интегральная схема, имеющая оба элемента аналоговые схемы и цифровые схемы на едином полупроводниковом кристалле. В реальных приложениях конструкции со смешанными сигналами встречаются повсюду, например, smart мобильные телефоны. Микросхемы смешанных сигналов также обрабатывают как аналоговые, так и цифровые сигналы вместе. Например, аналого-цифровой преобразователь представляет собой схему со смешанными сигналами. Цепи или системы со смешанными сигналами обычно являются рентабельными решениями для создания любых приложений бытовой электроники.
Система аналогового смешанного сигнала на кристалле (AMS-SoC) может быть комбинацией аналоговых схем, цифровые схемы, собственные схемы со смешанными сигналами (например, АЦП) и встроенное программное обеспечение.
Интегральные схемы (ИС) обычно классифицируются как цифровые (например, микропроцессор) или аналоговые (например, операционный усилитель). Микросхемы смешанного сигнала - это микросхемы, которые содержат как цифровые, так и аналоговые схемы на одном кристалле. Эта категория микросхем резко выросла с увеличением использования сотовых телефонов 3G и других портативных технологий.
ИС со смешанными сигналами часто используются для преобразования аналоговых сигналов в цифровые, чтобы цифровые устройства могли их обрабатывать. Например, микросхемы смешанных сигналов являются важными компонентами FM-тюнеров в цифровых продуктах, таких как медиаплееры, которые имеют цифровые усилители. Любой аналоговый сигнал (например, FM-радиопередача, световая волна или звук) может быть оцифрован с использованием очень простого аналого-цифрового преобразователя, и самый маленький и наиболее энергоэффективный из них будет в форме смешанного сигнала. ИС.
ИС со смешанными сигналами сложнее разработать и изготовить, чем интегральные схемы только для аналогового или только для цифрового сигнала. Например, у эффективной ИС со смешанными сигналами цифровые и аналоговые компоненты будут совместно использовать общий источник питания. Однако аналоговые и цифровые компоненты имеют очень разные требования к мощности и потребляемой мощности, что делает эту задачу нетривиальной при разработке микросхем.
Обычно микросхемы смешанного сигнала выполняют некоторую целую функцию или подфункцию в более крупном узле, таком как подсистема радиосвязи сотового телефона или считывание тракт данных и логическая схема управления лазерных салазок проигрывателя DVD . Они часто содержат целую систему на кристалле.
Примеры интегральных схем со смешанными сигналами включают преобразователи данных, использующие дельта-сигма модуляцию, аналого-цифровой преобразователь / цифро-аналоговый преобразователь, использующий обнаружение и исправление ошибок и микросхемы цифрового радио. Звуковые чипы с цифровым управлением также являются схемами со смешанными сигналами. С появлением сотовых и сетевых технологий в эту категорию теперь входят сотовый телефон, программный радиомодуль, LAN и WAN маршрутизатор. интегральные схемы.
Из-за использования как цифровой обработки сигналов, так и аналоговых схем, ИС смешанного сигнала обычно разрабатываются для очень специфической цели, и их конструкция требует высокого уровня знаний и осторожного использования автоматизированного проектирования. (CAD) инструменты. Автоматическое тестирование готовых чипов также может быть сложной задачей. Teradyne, Keysight и Texas Instruments являются основными поставщиками испытательного оборудования для микросхем смешанных сигналов.
К особым проблемам смешанного сигнала относятся:
Самые современные радио и телекоммуникации использовать схемы со смешанными сигналами.
полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET, или MOS-транзистор) был изобретен Мохамед М. Аталла и Давон Канг в Bell Telephone Laboratories в 1959 году, и была предложена микросхема MOS интегральной схемы (MOS IC). Вскоре после этого, но технология MOS была первоначально проигнорирована Bell, потому что они не нашли ее практичным для аналоговых телефонных приложений, прежде чем она была коммерциализирована Fairchild и RCA для цифровая электроника, такая как компьютеры. Технология MOS в конечном итоге стала практичной для приложений телефонии с помощью MOS смешанных сигналов интегральной схемы, которая объединяет аналоговую и цифровую обработку сигналов на одном кристалле, разработанную бывшим Инженер Bell Дэвид А. Ходжес с Полом Р. Греем в Калифорнийском университете в Беркли в начале 1970-х. В 1974 году Ходжес и Грей работали с Р. Суарес разработал технологию схемы МОП переключаемого конденсатора (SC), которую они использовали для разработки микросхемы цифро-аналогового преобразователя (DAC) с использованием МОП-конденсаторов и переключатели MOSFET для преобразования данных. MOS аналого-цифровой преобразователь (ADC) и микросхемы DAC были коммерциализированы к 1974 году.
схемы MOS SC привели к развитию импульсно-кодовой модуляции (PCM) чипы кодека-фильтра в конце 1970-х. Микросхема кодека-фильтра PCM silicon-gate CMOS (дополнительная MOS), разработанная Hodges и W.C. Black в 1980 году стал отраслевым стандартом цифровой телефонии. К 1990-м годам телекоммуникационные сети, такие как телефонная сеть общего пользования (PSTN), были в значительной степени оцифрованы с помощью очень-крупномасштабной интеграции (VLSI) CMOS PCM кодек-фильтры, широко используемые в системах электронной коммутации для телефонных станций, частных телефонных станций (PBX) и ключевых телефонных систем (KTS); пользовательские модемы ; передача данных приложения, такие как несущие цифровой петли, усиление пары мультиплексоры, телефонные расширители петли, терминалы цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN), цифровые беспроводные телефоны и цифровые сотовые телефоны ; и такие приложения, как оборудование распознавания речи, голосовое хранилище данных, голосовая почта и цифровые безленточные автоответчики. Пропускная способность цифровых телекоммуникационных сетей быстро растет с экспоненциальной скоростью, что наблюдается в соответствии с законом Эдхольма, в значительной степени обусловленным быстрым масштабированием и миниатюризацией технологии MOS..
Работая в Bell Labs в начале 1980-х, пакистанский инженер Асад Абиди работал над разработкой субмикронный MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) VLSI (очень крупномасштабная интеграция ) в Advanced LSI Development Лаборатория вместе с Марти Лепсельтером, Джорджем Смитом и Гарри Болом. Как один из немногих проектировщиков схем в лаборатории, Абиди продемонстрировал потенциал технологии субмикронных NMOS интегральных схем в высокоскоростных схемах связи. и разработали первые MOS усилители для скоростей передачи данных Гбит / с в оптоволоконных приемниках. Первоначально работа Абиди была встречена скептицизмом сторонников GaAs и транзисторов с биполярным переходом, доминирующих технологий для высокоскоростных схем в то время. В 1985 году он присоединился к UCLA, где в конце 1980-х годов он стал пионером технологии RF CMOS. Его работа изменила способ проектирования ВЧ-схем, отказавшись от дискретных биполярных транзисторов в пользу КМОП интегральных схем.
Абиди исследовал аналоговые КМОП схемы для обработки сигналов и связи с конца 1980-х до начала 1990-х годов. В середине 1990-х годов технология RF CMOS, которую он первым начал, получила широкое распространение в беспроводных сетях, поскольку мобильные телефоны начали широко использоваться. По состоянию на 2008 год радиоприемопередатчики во всех беспроводных сетевых устройствах и современных мобильных телефонах массово производятся как устройства RF CMOS.
процессоры основной полосы частот и радиоприемопередатчики в все современные беспроводные сетевые устройства и мобильные телефоны серийно производятся с использованием устройств RF CMOS. Схемы RF CMOS широко используются для передачи и приема беспроводных сигналов в различных приложениях, таких как спутниковая технология (например, GPS ), bluetooth, Wi-Fi, связь ближнего поля (NFC), мобильные сети (например, 3G и 4G ), наземные широковещательные и автомобильные радарные приложения, среди прочего. Технология RF CMOS имеет решающее значение для современной беспроводной связи, включая беспроводные сети и устройства мобильной связи.
