По мере развития полупроводниковой технологии, субсистемы обработки сигнала в телекоммуникационных системах имеют тенденцию состоять из одной или небольшого числа систем-на-кристалле смешанного сигнала, содержащих прецизионные аналоговые и дискретно-аналоговые интегральные модули. В настоящее время в России отсутствуют монографии по основам проектирования КМДП ИМС смешанного сигнала. Настоящее учебное пособие «Основы схемотехники КМДП аналоговых ИМС», является первым в запланированной серии пособий, посвященных этой теме, и предназначено для подготовки бакалавров. Курс относительно краткий и рассчитан на преподавание в течение одного семестра по 3 – 4 лекционных часа в неделю.
В первой главе на базе преобразования Лапласа, проведен анализ нескольких показательных узлов линейной обработки сигнала с применением операционного усилителя, как ядра этих узлов. Приведен пример синтеза ARC биквада, как простейшего, но самостоятельного по значению активного RC фильтра, а также принцип масштабирования его пассивных элементов. Представлена концепция метода переключаемых конденсаторов. В рамках этой концепции описаны модели основных активных и пассивных функциональных элементов, а также реализация рассмотренного биквада, теперь уже – на переключаемых конденсаторах, как примера дискретно-аналогового блока.
Вторая глава посвящена моделям компонентов, входящих в состав схемных узлов – транзисторам, резисторам и конденсаторам. Все модели применимы для среднего диапазона частот сигнала, в котором возможно использование операционного усилителя. Эквивалентные схемы компонентов и, соответственно, аналитические модели функциональных элементов, намеренно просты и направлены (1) на раскрытие взаимозависимостей между параметрами внутри функциональных элементов, (2) упорядоченный подход к синтезу и анализу электрической схемы функционального элемента и (3) инженерный расчет парамеров компонентов на топологии. Дополнительное усложнение эквивалентных схем компонентов производится только по мере необходимости использования более сложной эквивалентной схемы. При этом предполагается понимание того, что инженерный расчет с помощью используемых моделей уровня Level1 определяет численные значения параметров аналогового функционального элемента с точностью, не лучшей 30 – 40%, а уточненные значения параметров и размеры компонентов находятся в результате моделирования на компьютере.
Последующие главы вводят в теорию операционного усилителя и составляющих его функциональных узлов, как главных элементов систем линейной обработки сигнала. Способ описания и выбор моделей, достаточно адекватно описывающих операционные усилители с различными архитектурами, помогает формировать эвристический подход к их проектированию.
Требования к качеству современного операционного усилителя весьма велики, поэтому представленные архитектуры операционных усилителей и составляющих их функциональных узлов, а также методы улучшения их характеристик достаточно универсальны. Эти методы будут использованы в следующих пособиях, посвященных проектированию других аналоговых и дискретно-аналоговых функциональных блоков и субсистем.
В пособии приводятся начальные сведения по топологии аналоговых функциональных узлов.
Загрузка...
