模擬IC的ABC

　　我們生活在這個(gè)世界，依靠視覺、聽覺、感覺、嗅覺等感官功能感知一切，而自然界還有光、音、溫度、壓力等等現(xiàn)象，這一切都是模擬的。而隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，帶來(lái)了一個(gè)全新的數(shù)字世界。我們感知的是模擬信號(hào)，電子產(chǎn)品處理的是數(shù)字信號(hào)，一個(gè)完整的信號(hào)鏈，就是來(lái)來(lái)回回的在數(shù)/模之間轉(zhuǎn)換。任何一個(gè)信號(hào)鏈系統(tǒng)，都需要傳感器來(lái)探測(cè)來(lái)自模擬世界的電壓、電流、溫度、壓力等信號(hào)。這些信號(hào)被送到放大器中進(jìn)行放大，然后通過(guò)ADC把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理器、DSP或FPGA信號(hào)處理后，再經(jīng)由DAC還原為模擬信號(hào)（圖1）。在模擬IC中，除了少量的混合信號(hào)（約占14%）處理，其余都是標(biāo)準(zhǔn)線性模擬IC。包括電源管理芯片、放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和接口電路。

 圖1  信號(hào)鏈     


圖2  電源管理         


圖3  信號(hào)放大器，相同放大器不同的功能                                


圖4  接口分類                                                         

　　電源管理芯片：根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)數(shù)字專刊（WSTS）的定義，電源管理芯片也可稱為“穩(wěn)壓器和電壓參考電路”，其主要功用在于提高系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換效率，確保便攜式電子產(chǎn)品的電池壽命更長(zhǎng)，技術(shù)改用交流電，其耗電量也可減至最低。除了向小型化和低功耗化發(fā)展外，電源管理芯片也呈現(xiàn)出多電源化，系統(tǒng)電源化和智能化發(fā)展外的趨勢(shì)。

　　放大器：放大器是運(yùn)用得非常廣泛的一種線性集成電路，種類繁多，可分為“通用”、“高速”、及“高精度”等三類，主要作用在于調(diào)節(jié)模擬信號(hào)，防止信號(hào)逐漸減弱或在傳輸過(guò)程中的衰減，同時(shí)也可進(jìn)一步加強(qiáng)信號(hào)，讓信號(hào)恢復(fù)甚至超過(guò)原先的強(qiáng)度。放大器是前置放大器和功率放大器的統(tǒng)稱。功率放大器，簡(jiǎn)稱功放，用于增強(qiáng)信號(hào)功率。不帶信號(hào)源選擇、音量控制等附屬功能的功率放大器稱為后級(jí)。前置放大器是功放之前的預(yù)放大和控制部分，用于增強(qiáng)信號(hào)的電壓幅度，提供輸入信號(hào)選擇，音調(diào)調(diào)整和音量控制等功能。前置放大器的作用是將激光唱機(jī)、電唱盤、磁帶卡座、調(diào)諧器等送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行各種處理與放大，以便為功率放大器準(zhǔn)備適宜的電信號(hào)，同時(shí)它可具有音量調(diào)節(jié)、音調(diào)調(diào)節(jié)等功能。功率放大器的作用是將前置放大器送來(lái)的信號(hào)，放大到足夠推動(dòng)相應(yīng)揚(yáng)聲器所需的功率。


圖5  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接模擬和數(shù)字世界

　　接口電路：按照目前的發(fā)展趨勢(shì)，無(wú)論傳輸什么數(shù)據(jù)，帶寬似乎永遠(yuǎn)無(wú)法滿足需求（尤其是傳送高清晰的視頻信號(hào)），而且傳輸線路也在不斷加長(zhǎng)。接口電路在這方面有它的特定功用，那就是確保傳輸?shù)男盘?hào)不會(huì)再傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，接口電路要負(fù)責(zé)為信號(hào)消除噪聲，以及提供卓越的定時(shí)功能。

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將真實(shí)世界的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成“0/1”的數(shù)字信號(hào)，以便微處理器或者數(shù)字信號(hào)處理器能夠進(jìn)行處理。這些需要處理的數(shù)據(jù)流來(lái)自真實(shí)的世界，包括音頻、視頻、熱能、光線、振動(dòng)或者其他喜好。而經(jīng)過(guò)處理的數(shù)字信號(hào)，還需要經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器還原成我們所能感知的模擬信號(hào)。(本文圖片由TI公司提供)