Circuitos Integrados Analógicos: Componentes Esenciales para Electrónica Moderna

El circuito integrado analógico es una categoría de CI. Además, es componente fundamental de la mayoría dispositivos electrónicos.

Por ejemplo, encuentras este CI en la mayoría electrónica consumo. ¿Por qué? Porque ayuda a dispositivos digitales, computadoras, móviles, etc., a funcionar.

También útil para señales banda ancha y aplicaciones alta potencia. Ejemplos: temporizador 555, amplificadores operacionales, sensores, etc.

Pero no aplica a todos dispositivos. Creamos este artículo para discutir CI analógico: qué es, por qué necesitas, y más.

¡Adelante!

¿Qué es un Circuito Integrado Analógico?

Esquema CI Analógico

Fuente: Wikimedia Commons

Es componente principal de la mayoría dispositivos electrónicos. Maneja señales libres desde cero hasta voltaje alimentación completo.

Suele tener dos entradas: una positiva, otra negativa. Cada una no inversora e inversora respectivamente.

Componentes que componen CI analógico:

• Capacitores
• Resistencias
• Semiconductores
• Inductores

Puedes usarlo para diseñar:

• Amplificadores operacionales
• Osciladores
• Filtros activos
• Reguladores lineales
• Bucles fase bloqueada software

Es crucial considerar parámetros semiconductor: resistencia, disipación potencia, ganancia potencia.

En otras palabras, CI analógico cambia entradas analógicas como calor, sonido, luz, convirtiéndolas a señales digitales y ceros para procesamiento. Además, CIs analógicos tienen vida más larga que dispositivos electrónicos.

¿Por Qué Necesitas Electrónica Analógica?

Interruptor CI Analógico

Fuente: Wikimedia Commons

Aunque la electrónica ha evolucionado, lo analógico sigue fuerte. La mayoría cosas son digitales, pero más conveniente representar números numéricamente en sistema binario. Ej: relacionar "1" y "0" como "ON" y "OFF".

A diferencia de diseño CI digital, diseño CI analógico requiere más foco en:

• Cada circuito
• Características exactas del transistor
• Tamaño

Razón: hoy mayoría dispositivos digitales, diseñadores analógicos forzados a trabajar con características y restricciones proceso más adecuadas para CIs digitales.

Especificaciones Diseño CI Analógico

Como CI digital, diseñadores analógicos inician con array características y especificaciones. Usan modelos activos para funciones para reducir restricciones CI analógico.

Resulta en:

• Características proceso
• Tipo
• Tamaño dispositivo

Incluye:

• Adición tecnologías capacitor e inductor
• Figura estándar subcircuitos e integrados
• Elección transistor

Puedes crear simulaciones alto nivel y calcular restricciones sub-bloques con HDL como VHDL-AMS.

Flujo Diseño CI Analógico

Pasos requeridos:

1. Especificación Diseño

• Desarrollo banco pruebas
• Topologías
• Restricciones
• Especificaciones

2. Flujo Diseño Esquemático

• Simulación y optimización circuito
• Entrada esquemático nivel circuito
• Especificación HDL bloque
• Simulación HDL arquitectura
• Entrada esquemático nivel sistema

3. Flujo Somático

• Tape-out
• Simulación post-layout
• Extracción parasitaria
• Layout versus schematic (LVS)
• Design rule check (DRC)
• Entrada layout PCell

Diseño Circuito Integrado Analógico

Diseño CI analógico simple

Fuente: ExplainthatStuff

Existe proceso para diseño CI analógico. Involucra (sin orden particular):

• Simulaciones circuito
• Diseño sistema
• Diseño circuito
• Depuración circuito
• Depuración sistema
• Verificación
• Simulaciones sistema
• Diseño layout CI
• Fabricación
• Interconexión
• Diseño componente
• Depuración dispositivo

Aspecto práctico involucra:

1. Sistema Nivel Bloque

También sistema nivel celda. Incluye tácticas para diseño nivel bloque para CI particular. Cuando diseños listos, vincula cada uno para sistema nivel bloque completo.

2. Circuito Nivel Componente

Componentes basados en resultados sistema nivel bloque.

Con componentes apropiados, conéctalos para circuito nivel componente. Úsalo como circuito principal diseño analógico. También para simulación.

3. Confirmación Circuito Nivel Componente

Úsalo para confirmación tras simular diseño. Con resultado simulación, verifica circuito nivel componente CI analógico.

4. Creación CI

Pasos para crear CIs analógicos. Inicia con materiales semiconductores para oblea semiconductor. O consigue oblea lista.

Añade componentes: transistores, capacitores, resistencias, etc., a oblea. Empaqueta chip formando CI empaquetado.

5. Pruebas y Depuración CI

Prueba CI analógico. Depura comparando resultados verificación y estimados. Si todo bien, diseña prototipo CI. Úsalo para caracterizar placa evaluación y CI integrado.

Diferencia entre CI Analógico y Digital

Tabla resume diferencias:

CIs Analógicos	CIs Digitales
Funciona señal variable constante respecto tiempo.	Funciona señales binarias.
Requisitos diseño más amplios vs digitales.	Requisitos diseño menos radicales vs analógicos.
Aplicaciones: osciloscopios, radares, aviones, PPL, espacio.	Aplicaciones: calculadoras, relojes, microprocesadores, relojes digitales, computadoras.
Versión comercial: amplificadores microondas, comparadores voltaje, reguladores, multiplicadores voltaje.	Versión comercial: registros, chips analógico-digital, contadores, chips digital-analógico, flip-flops, chips microprocesador, compuertas lógicas.
Menos transistores vs digitales.	Más transistores vs analógicos.
Entradas/salidas manejan rango continuo valores. Resultado proporcional a información.	Dos voltajes (entrada/salida) con dos valores posibles, sin niveles intermedios.

Aplicaciones del Circuito Integrado Analógico

1. Circuito Gestión Potencia

Al examinar diseño CI analógico, todos componentes necesitan potencia. Usa red conductores (circuito gestión potencia) en componentes on-chip para entregar potencia eléctrica necesaria diseñada on-chip.

Circuito Gestión Potencia

Fuente: Wikimedia Commons

También diseña y analiza potencia entregada dentro del circuito.

2. Mezcla Frecuencias

Mezcla frecuencias usa dos señales diferentes aplicadas a circuito para nueva frecuencia. Obtienes mezclador frecuencias del CI analógico. Cambia formas señal en diferente rango frecuencias.

3. Filtrado Activo

CI analógico adecuado para filtrado activo. Usa componentes electrónicos activos para mejorar rendimiento. Filtro debe evitar inductor costoso y voluminoso. Variedades configuraciones: filtros realimentación múltiple, Sallen-Key, etc.

Palabras Finales

El CI analógico consiste en oblea semiconductor con interconexión componentes. Es fiable, rentable, ideal para diseñadores circuitos profesionales, aficionados y estudiantes.

¿Has usado CI analógico? ¿Necesitas ayuda eligiendo el mejor para tu proyecto? ¡Contáctanos!