混合讯号集成电路

科技工作者之家 2020-11-17

混合信号集成电路(英语:mixed-signal IC),是结合了模拟与数字电路的集成电路。

简介一般而言,一个芯片在大的组合中能够实行某些全部功能或子功能,像是手机的射频子系统,或者是DVD播放机中读取资料路径和激光读取头悬臂控制逻辑。他们通常包含一整个系统芯片。

在前述使用到数字电路跟模拟电路的例子,混合信号集成电路经常被设计给特定用途,但也可能是多用途的标准元件。而且混合信号集成电路的设计需要非常高度的专业和细心的使用电脑辅助设计工具。芯片完成品之自动化测试也比一般IC还有挑战性。泰瑞达(Teradyne)和安捷伦(Agilent Technologies)都是混合信号芯片测试设备的主要供应商。1

产品实例PSoC可编程化系统单芯片(PSoC),是一种可编程化的混合讯号阵列架构,由一个芯片内建的微控制器(MCU)所控制,整合可组态的类比与数位电路,内含UART、定时器、放大器(amplifier)、比较器、数位类比转换器(ADC)、脉波宽度调变(PWM)、滤波器(Filter)、以及SPI、GPIO、I2C等元件数十种元件,协助客户节省研发时间。

Altera、Atmel、Xilinx、Lattice皆有推出PSoC产品。实现PSoC有两种方法:利用FPGA/CPLD;另一是在ASIC中加入可编程模组。2

MSP430MSP430是一系列由德州仪器生产的16位微控制器及其品牌。是超低功耗的16 位精简指令集混合信号处理器。频率有8/16/25MHz可供选择。片上含ADC、DAC、时钟、看门狗、RAM、flash或ROM,支持I²C、CAN等。

其下又分为多个系列:

x1xx系列;

x2xx系列;

x4xx系列,含LCD控制器;

x5xx系列。2

模拟集成电路模拟集成电路,指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。

模拟集成电路有许多种类,如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。模拟集成电路的主要构成部分有放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。

模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试,模拟而得到,与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在电子设计自动化(EDA)软件的辅助下下自动完成设计、逻辑综合、布局、布线以及版图生成。2

系统芯片系统芯片(英语:System on Chip,缩写:SoC)是一个将电脑或其他电子系统集成到单一芯片的集成电路。系统芯片可以处理数字信号、模拟信号、混合信号甚至更高频率的信号。系统芯片常常应用在嵌入式系统中。系统芯片的集成规模很大,一般达到几百万门到几千万门。

尽管微控制器通常只有不到100 kB的随机存取存储器,但是事实上它是一种简易的、功能弱化的单芯片系统,而“系统芯片”这个术语常被用来指功能更加强大的处理器,这些处理器可以运行Windows和Linux的某些版本。系统芯片更强的功能要求它具备外部存储芯片,例如有的系统芯片配备了闪存。系统芯片往往可以连接额外的外部设备。系统芯片对半导体器件的集成规模提出了更高的要求。为了更好地执行更复杂的任务,一些系统芯片采用了多个处理器核心。2

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学

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