全新数字世界中模拟IC的ABC

我们生活在这个世界，依靠视觉、听觉、感觉、嗅觉等感官功能感知一切，而自然界还有光、音、温度、压力等等现象，这一切都是模拟的。而随着电子技术的进步，带来了一个全新的数字世界。我们感知的是模拟信号，电子产品处理的是数字信号，一个完整的信号链，就是来来回回的在数/模之间转换。任何一个信号链系统，都需要传感器来探测来自模拟世界的电压、电流、温度、压力等信号。这些信号被送到放大器中进行放大，然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号，经过处理器、DSP或FPGA信号处理后，再经由DAC还原为模拟信号（图1）。在模拟IC中，除了少量的混合信号（约占14%）处理，其余都是标准线性模拟IC。包括电源管理芯片、放大器、数据转换器和接口电路。

 图1  信号链     


图2  电源管理         


图3  信号放大器，相同放大器不同的功能                                


图4  接口分类                                                         

　　电源管理芯片：根据世界半导体贸易统计数字专刊（WSTS）的定义，电源管理芯片也可称为“稳压器和电压参考电路”，其主要功用在于提高系统的功率转换效率，确保便携式电子产品的电池寿命更长，技术改用交流电，其耗电量也可减至最低。除了向小型化和低功耗化发展外，电源管理芯片也呈现出多电源化，系统电源化和智能化发展外的趋势。

　　放大器：放大器是运用得非常广泛的一种线性集成电路，种类繁多，可分为“通用”、“高速”、及“高精度”等三类，主要作用在于调节模拟信号，防止信号逐渐减弱或在传输过程中的衰减，同时也可进一步加强信号，让信号恢复甚至超过原先的强度。放大器是前置放大器和功率放大器的统称。功率放大器，简称功放，用于增强信号功率。不带信号源选择、音量控制等附属功能的功率放大器称为后级。前置放大器是功放之前的预放大和控制部分，用于增强信号的电压幅度，提供输入信号选择，音调调整和音量控制等功能。前置放大器的作用是将激光唱机、电唱盘、磁带卡座、调谐器等送来的信号进行各种处理与放大，以便为功率放大器准备适宜的电信号，同时它可具有音量调节、音调调节等功能。功率放大器的作用是将前置放大器送来的信号，放大到足够推动相应扬声器所需的功率。


图5  数据转换器连接模拟和数字世界

　　接口电路：按照目前的发展趋势，无论传输什么数据，带宽似乎永远无法满足需求（尤其是传送高清晰的视频信号），而且传输线路也在不断加长。接口电路在这方面有它的特定功用，那就是确保传输的信号不会再传输过程中出现错误。因此，接口电路要负责为信号消除噪声，以及提供卓越的定时功能。

　　数据转换器：数据转换器将真实世界的模拟信号转成“0/1”的数字信号，以便微处理器或者数字信号处理器能够进行处理。这些需要处理的数据流来自真实的世界，包括音频、视频、热能、光线、振动或者其他喜好。而经过处理的数字信号，还需要经过数/模转换器还原成我们所能感知的模拟信号。(本文图片由TI公司提供)