一、模擬集成電路原理

　　模擬IC的使用一直以消費類電子產(chǎn)品為主，這幾年一直保持穩(wěn)定增長。據(jù)Databeans公司對模擬IC市場調(diào)研報告顯示，全球模擬市場從2003年～2009年復(fù)合增長率為12%。這個數(shù)字要高出其它產(chǎn)品的增長率。這也預(yù)示著高性能模擬市場在今后的一段時間里發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｔ诿绹?a href="http://m.u63ivq3.com/i/semiconduc/" target="_blank" rel="nofollow">半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會( SIA )的市場統(tǒng)計中也有數(shù)據(jù)顯示，在未來的2～3年發(fā)展中，模擬市場的發(fā)展將快速超越數(shù)字市場。模擬器件將成為市場及產(chǎn)品數(shù)字化時代的模擬集成電路應(yīng)用的主流。

　　在信息技術(shù)中，數(shù)字集成電路是主角，其處理對象是以數(shù)字信號承載的信息，而數(shù)字信號在時間、量的方面是取離散值的。但是自然界的信號在時間和量方面的變化是連續(xù)的，比如風(fēng)聲、水流量等，這樣的信號稱為模擬信號(Analog Signal)，相應(yīng)地，處理模擬信號的電路稱為模擬電路，而用來處理模擬信號的集成電路則稱為模擬集成電路。顯然數(shù)字電路是無法直接跟自然界打交道的，只是為了處理或傳輸?shù)姆奖?，為了充分利用?shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點，把模擬信號先轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入到大容量、高速、抗干擾能力強、保密性好的現(xiàn)代化數(shù)字系統(tǒng)處理后，再重新轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。

　　集成電路的主角是晶體管，模擬集成電路也不例外，只是其利用的是晶體管的放大作用，而數(shù)字集成電路則是利用晶體的開關(guān)作用。早期的模擬集成電路大都使用雙極型晶體管，由于CMOS工藝的成熟，克服了早期CMOS電路速度較慢的缺點，并且有著功耗低和工藝升級換代方便的優(yōu)點(CMOS的等比例縮小)，如今模擬集成電路和數(shù)模混合集成電路(數(shù)字電路和模擬電路集成在一起)也常用CMOS來設(shè)計和實現(xiàn)了。

　　二、模擬集成電路應(yīng)用

　　模擬集成電路的基本電路包括電流源、單級放大器、濾波器、反饋電路、電流鏡電路等，由它們組成的高一層次的基本電路為運算放大器、比較器，更高一層的電路有開關(guān)電容電路、鎖相環(huán)、ADC/DAC等。根據(jù)輸出與輸入信號之間的響應(yīng)關(guān)系，又可以將模擬集成電路分為線性集成電路和非線性集成電路兩大類。前者的輸出與輸入信號之間的響應(yīng)通常呈線性關(guān)系，其輸出的信號形狀與輸入信號是相似的，只是被放大了，并且按固定的系數(shù)進行放大的。而非線性集成電路的輸出信號對輸入信號的響應(yīng)呈現(xiàn)非線性關(guān)系，比如平方關(guān)系、對數(shù)關(guān)系等，故稱為非線性電路。常見的非線性電路有振蕩器、定時器、鎖相環(huán)電路等。模擬集成電路的典型應(yīng)用如下圖所示，輸入溫度、濕度、光學(xué)、壓電、聲電等各種傳感器或天線采集的外界自然信號，經(jīng)過模擬電路預(yù)處理后，轉(zhuǎn)為合適的數(shù)字信號輸入到數(shù)字系統(tǒng)中;經(jīng)過數(shù)字系統(tǒng)處理后的信號再通過模擬電路進行后處理，轉(zhuǎn)換為聲音、圖像、無線電波等模擬信號進行輸出。

　　相對于數(shù)字集成電路基于標(biāo)準(zhǔn)單元庫使用EDA工具軟件進行自動化設(shè)計的方法，模擬電路卻保留了人工設(shè)計的方法，當(dāng)然也有大量的電路畫圖和仿真軟件工具，和一些成熟的電路單元可以使用，但是要設(shè)計出好的模擬集成電路，更多的是依靠設(shè)計者的經(jīng)驗。因為模擬電路要考慮的因素更多，除了數(shù)字集成電路關(guān)注的速度、功耗和面積之外，還需要考慮增益、精度等性能指標(biāo)，考慮噪聲、串?dāng)_、溫度、器件非線性度等對性能的影響。