- •1. Микроэлектроника и микросхемотехника. Основные термины и определения в микроэлектронике.
- •2. Классификация имс, система условных обозначений, особенности и отличия имс от схем на дискретных элементах.
- •Классификация по функциональному назначению.
- •Классификация по конструктивно-технологическому признаку
- •3. Основные технологические операции при производстве гибридных имс: получение подложки, ее первичная обработка.
- •Получение подложки.
- •Очистка подложки от химических и физических загрязнений.
- •4. Основные технологические операции при производстве гибридных имс: нанесение резистивной и проводящей пленок.
- •Нанесение резистивного слоя
- •Получение необходимого рисунка пленочных элементов
- •Заключительные технологические операции
- •5.Основные технологические операции при производстве гибридных имс: толстопленочная и тонкопленочная технологии.
- •Заключительные технологические операции
- •7. Основные технологические операции при производстве гибридных имс: монтаж компонентов, монтаж в корпус.
- •8. Пленочные элементы гибридных имс: резисторы, проводники и контактные площадки.
- •9. Пленочные элементы гибридных имс: конденсаторы.
- •10. Пленочные элементы гибридных имс: катушки индуктивности.
- •11. Основные технические операции при производстве полупроводниковых имс: общие сведения, требование к производственным помещениям.
- •12. Основные технические операции при производстве полупроводниковых имс: получение слитка монокристалла кремния, его резка на пластины.
- •Получение слитка монокристалла кремния
- •Очистка монокристалла кремния
- •Легирование кристалла
- •Резка кристалла на пластины
- •13. Основные технические операции при производстве п/пр имс: первичная обработка п/пр пластины, окисление.
- •14. Основные технические операции при производстве п/пр имс: получение областей другого типа проводимостей: структура и топология имс, цикл формирования топологических слоев.
- •15. Основные технические операции при производстве п/пр имс: получение областей другого типа проводимостей: фотолитография и травление.
- •16. Основные технические операции при производстве п/пр имс: получение областей другого типа проводимостей: ионная имплантация.
- •17. Основные технические операции при производстве п/пр имс: получение областей другого типа проводимостей: диффузия.
- •18. Основные технические операции при производстве п/пр имс: получение областей. Другого типа проводимостей: эпитаксия. Резка пластины на кристаллы и монтаж в корпус, герметизация.
- •19. Методы изоляции элементов п/пр имс.
- •20. Базовые структуры п/пр имс: резисторы, транзисторы.
- •21. Базовые структуры п/пр имс: конденсаторы на основе p-n-перехода, мдп-конденсаторы.
- •22. Источники тока. Основные положения.
- •Основные параметры источников тока
- •23. Источники тока. Простое токовое зеркало. Основные соотношения. Температурный коэффициент.
- •24. Источники тока. Простое токовое зеркало. Разбаланс токов в ветвях.
- •25. Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало с уменьшенным значением выходного тока.
- •26. Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало с эмиттерными сопротивлениями.
- •26. Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало с эмиттерными сопротивлениями.
- •27. Разновидности схем простого токового зеркала: токовое зеркало Уилсона.
- •28. Разновидности схем простого токового зеркала: высокоточные источники тока.
- •29. Источники опорного напряжения: Основные соотношения. Влияние ос на выходное сопротивление ион.
- •30. Источники опорного напряжения: Простейший источник опорного напряжения.
- •31. Источники опорного напряжения: ион на стабилитронах.
- •34.Температурная компенсация: общие положения.
- •Источник опорного напряжения с температурной компенсацией
- •Термостатирование
- •32. Источники опорного напряжения: ион на основе ширины запрещенной зоны.
- •33. Источники опорного напряжения: Температурная компенсация и термостатирование. Термокомпенсированный источник опорного напряжения.
- •34. Интегральные стабилизаторы напряжения (исн). Классификация, основные термины и определения.
- •Интегральные стабилизаторы напряжения.
- •35. Исн. Основные схемы включения.
- •36. Параметры исн.
- •37. Схемотехника линейных стабилизаторов напряжения.
- •38. Защита в исн.
- •39. Интегральные стабилизаторы для переносных устройств.
- •40. Преобразователи постоянного напряжения на коммутируемых конденсаторах.
- •41. Оу. Общие сведения.
- •Основные параметры оу
- •42. Идеальный операционный усилитель.
- •43. Основные схемы включения операционного усилителя: Дифференциальное включение.
- •44. Основные схемы включения операционного усилителя: Инвертирующее включение.
- •45. Основные схемы включения операционного усилителя: Неинвертирующее включение.
- •46. Внутренняя структура операционных усилителей.
- •47. Стандартная схема операционного усилителя.
- •48. Схема замещения операционного усилителя.
- •49. Коррекция частотной характеристики.
- •50. Статические параметры операционных усилителей.
- •51. Динамические параметры оу.
- •52. Типы операционных усилителей.
- •52. Типы операционных усилителей
- •53. Классификация оу по принципам построения.
- •54. Операционный усилитель модулятор-демодулятор.
- •55. Операционный усилитель с периодической компенсацией дрейфа.
- •56. Интегральные компараторы напряжения (икн). Основные положения.
- •57. Икн. Измерение статических параметров компараторов.
- •58. Икн. Измерение динамических параметров компараторов.
- •59. Компаратор напряжения с пос.
- •60. Схемотехника икн (на примере микросхемы mA710).
- •61. Ак. Общие сведения.
- •62. Коммутаторы на полевых транзисторах.
- •63. Аналоговые мультиплексоры.
- •64. Статические характеристики ак.
- •65. Динамические характеристики и эксплуатационные параметры ак.
- •66. Увх: Общие сведения. Назначение.
- •67. Параметры увх.
- •68. Схема двухкаскадного увх на примере 1100ск2.
- •Структурная схема микросхем увх 1100ск2
- •69. Апс. Основные сведения.
- •70. Апс. Основные методы аналогового перемножения. Параболические перемножители
- •Перемножители на основе амлитудно-широтной импульсной модуляции
- •71. Перемножители на основе управляемого напряжением диф. Усилителя.
- •72. Перемножители на основе управляемого током диф. Делителя тока.
- •73. Линейный преобразователь «напряжение-ток».
- •74. Статические параметры перемножителей. Погрешность перемножения апс
- •Настройка апс на минимальную погрешность
- •Нелинейность перемножения апс
- •Напряжение смещения апс
- •Остаточное напряжение апс
- •75. Динамические параметры перемножителей.
- •76. Применение апс на примере 525пс2 в режиме перемножения и делителя напряжения.
- •77. Применение апс на примере 525пс2 в режиме возведения в квадрат, извлечения корня и регулируемого усилителя. Возведение в степень
- •Извлечение корня
- •78 .Цап. Общие сведения. Классификация.
- •Основные параметры цап
- •Статические параметры:
- •Динамические параметры,
- •Шумы, помехи и дрейфы
- •Чувствительность к нестабильности источника питания- отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его изменению напряжения питания.
- •79. Последовательные цап. Цап с широтно-импульсной модуляцией. Цап с широтно-импульсной модуляцией
- •80. Последовательный цап на переключаемых конденсаторах.
- •81. Параллельные цап. Цап с двоично-взвешенными резисторами.
- •82. Параллельные цап. Цап с матрицей r-2r.
- •83. Цап на источниках тока.
- •84. Формирование выходного сигнала в виде напряжения.
- •85. Параллельный цап на переключаемых конденсаторах.
- •86. Цап с суммированием напряжений.
- •87. Интерфейсы цифро-аналоговых преобразователей.
- •Цап с последовательным интерфейсом входных данных
- •88. Обработка чисел, имеющих знак.
- •89. Перемножители и делители функций, аттенюаторы и интеграторы на цап, системы прямого цифрового синтеза сигналов.
- •Аттенюаторы и интеграторы на цап
- •Системы прямого цифрового синтеза сигналов.
- •90. Параметры цап.
- •Статические параметры
- •Динамические параметры
- •Шумы цап
- •91. Ацп. Общие сведения. Классификация.
- •92. Ацп последовательного счета.
- •93. Ацп последовательного приближения.
- •93. Ацп последовательного приближения.
- •94. Параллельные ацп.
- •95. Многоступенчатые ацп.
- •96. Многотактные ацп.
- •97. Конвеерные ацп.
- •98. Ацп двойного интегрирования.
- •99. Сигма-дельта ацп.
84. Формирование выходного сигнала в виде напряжения.
Существует несколько способов формирования выходного напряжения для ЦАП с суммированием весовых токов. Два из них показаны на рис. 8.
Рис. 8. Формирование напряжения по токовому выходу ЦАП
На рис. 8а приведена схема с преобразователем тока в напряжение на операционном усилителе (ОУ). Эта схема пригодна для всех ЦАП с токовым выходом. Поскольку пленочные резисторы, определяющие весовые токи ЦАП имеют значительный температурный коэффициент сопротивления, резистор обратной связи Rос следует изготавливать на кристалле ЦАП и в том же технологическом процессе, что обычно и делается. Это позволяет снизить температурную нестабильность преобразователя в 300…400 раз.
Для ЦАП на МОП-ключах с учетом (8) выходное напряжение схемы на рис. 8а.
Обычно сопротивление резистора обратной связи Rос=R. В таком случае
|
(12) |
Большинство моделей ЦАП имеет значительную выходную емкость. Например, у AD7520 с МОП-ключами в зависимости от входного кода Свых составляет величину 30…120 пФ, у AD565А с источниками тока Свых=25 пФ. Эта емкость совместно с выходным сопротивлением ЦАП и резистором Rос создает дополнительный полюс частотной характеристики петли обратной связи ОУ, который может вызвать неустойчивость в виде самовозбуждения. Особенно это опасно для ЦАП с МОП-ключами при нулевом входном коде. При Rос=10 кОм частота второго полюса составит около 100 кГц при 100%-ной глубине обратной связи. В таком случае усилитель, частота единичного усиления которого fт превышает 500 кГц, будет иметь явно недостаточные запасы устойчивости. Для сохранения устойчивости можно включить параллельно резистору Rос конденсатор Ск, емкость которого в первом приближении можно взять равной Свых. Для более точного выбора Ск необходимо провести полный анализ устойчивости схемы с учетом свойств конкретного ОУ. Эти мероприятия настолько серьезно ухудшают быстродействие схемы, что возникает парадоксальная ситуация: для поддержания высокого быстродействия даже недорогого ЦАП может потребоваться относительно дорогой быстродействующий (с малым временем установления) ОУ.
Ранние модели ЦАП с МОП ключами (AD7520, 572ПА1 и др.) допускают отрицательное напряжение на ключах не свыше 0,7 В, поэтому для защиты ключей между выходами ЦАП следует включать диод Шоттки, как это показано на рис. 8а.
Для цифро-аналогового преобразователя на источниках тока преобразование выходного тока в напряжение может быть произведено с помощью резистора (рис.8б). В этой схеме невозможно самовозбуждение и сохранено быстродействие, однако амплитуда выходного напряжения должна быть небольшой (например, для AD565А в биполярном режиме в пределах ± 1 В). В противном случае транзисторы источников тока могут выйти из линейного режима. Такой режим обеспечивается при низких значениях сопротивления нагрузки: Rн 1 кОм. Для увеличения амплитуды выходного сигнала ЦАП в этой схеме к ее выходу можно подключить неинвертирующий усилитель на ОУ.
Для ЦАП с МОП-ключами, чтобы получить выходной сигнал в виде напряжения, можно использовать инверсное включение резистивной матрицы (рис. 9).
Рис. 9. Инверсное включение ЦАП с МОП-ключами
Для расчета выходного напряжения найдем связь между напряжением Ui на ключе Si и узловым напряжением U'i . Воспользуемся принципом суперпозиции. Будем считать равными нулю все напряжения на ключах, кроме рассматриваемого напряжения Ui. При Rн=2R к каждому узлу подключены справа и слева нагрузки сопротивлением 2R. Воспользовавшись методом двух узлов, получим
Выходное напряжение ЦАП найдем как общее напряжение на крайнем правом узле, вызванное суммарным действием всех Ui. При этом напряжения узлов суммируются с весами, с оответствующими коэффициентам деления резистивной матрицы R-2R. Получим
Для определения выходного напряжения при произвольной нагрузке воспользуемся теоремой об эквивалентном генераторе. Из эквивалентной схемы ЦАП на рис. 10 видно, что
Рис. 10
|
(13) |
Откуда э.д.с. эквивалентного генератора
|
(14) |
Эквивалентное сопротивление генератора Rэ совпадает со входным сопротивлением матрицы R-2R, т.е. Rэ=R. При Rн=2R из (14) получим
|
(15) |
Подставив (15) в (13), для произвольной нагрузки получим
В частности, при Rн=
|
(16) |
Недостатками этой схемы являются: большое падение напряжения на ключах, изменяющаяся нагрузка источника опорного напряжения и значительное выходное сопротивление. Вследствие первого недостатка по этой схеме нельзя включать ЦАП типа 572ПА1 или 572ПА2, но можно 572ПА6 и 572ПА7. Из-за второго недостатка источник опорного напряжения должен обладать низким выходным сопротивлением, в противном случае возможна немонотонность характеристики преобразования. Тем не менее, инверсное включение резистивной матрицы довольно широко применяется в ИМС ЦАП с выходом в виде напряжения, например, в 12-ти разрядном МАХ531, включающем также встроенный ОУ в неинвертирующем включении в качестве буфера, или в 16-ти разрядном МАХ542 без встроенного буфера. 12-ти разрядный ЦАП AD7390 построен на инверсной матрице с буферным усилителем на кристалле и потребляет всего 0,3 мВт мощности. Правда его время установления достигает 70 мкс.