Читальный зал -->  Применение микроэлектронных ЦАП 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 [ 100 ] 101 102 103 104 105

биполярной, КМОП, КМОП/КНС (кремний на сапфире) технологий, а также комбинированных технологи!! на их основе.

Реализовать потенциальные возможности кремния, заложенные в перечисленных видах технологий, можно за счет разработки БИС и СБИС преобразователей с оригинальными функциональными структурами II применения автоматизированных средств проектирования.

Основным направлением в развитии мнкроэлектронных ЦАП и АЦП является создание комбинированных технологий, сочетаюших положительные свойства биполярных (ТТЛ, ЭСЛ) н КМОП структур, биполярных структур и СВЧ транзисторов и т. п.

Комбинированный БИМОП технологический процесс, например, позволяет создавать БИС преобразователей со встроенными микроконтроллерами для слежения за весом MP и автоматической калибровкой погрешности преобразования внутренних УВХ. У БИМОП ЦАП и АЦП небольшая мощность потребления, невысокий уровень шумов и переход-ны.ч процессов. Потребители микросхем имеют возможность регулировать пороги уровней сигналоа и обеспечивать тем самым их сопряжение как с ТТЛ, так и с КМОП ЦИС

Применение в прециио;п1ых быстродействующих ЦАП встроенных КМОП ППЗУ позволяет отказаться от трудоемкой операции лазерной подгонки высокоточной резистивной матрицы Схема коррекции, управляемая от ППЗУ, гарантирует точность преобразоваЕгня ЦАП на уровне 0,0015 7о 197].

Сравнительно новым направлением развития аналого-цифровых БИС является создание специализированных функциональных базовых ир1Гсталлоа (ФБК), предназначенных для использования в РЭА, близкой по функциональному составу, быстродействию, динамическому и частотному диапазонам. По сравнению с цифровыми базовыми матричными кристаллами (БМК) преимуш,ества ФБК проявляются в более рациональном использовании площади кристалла (за счет уменьшения числа межсоединений) я возможности реализации аналоговых н аналого-цифровых узлов.

Обычно ФБК содержит набор стандартных аналоговых и цифровых элементов (ОУ, КН, логических элементов, аналоговых переключателей), топология и схемотехника которых отрабатываются с помощью САПР. При создании конкретной аналого-цифровой БИС элементы ФБК соединяются на кристалле слоем мета.)1лизации по заданной программе.

Известны аналого-цифровая ФБК, выполненные на основе КМОП, ИЛ, ЭСЛ структур [98, 99] в зависимости от K.iacca миниатюризируе-мой аппаратуры.

Эффективность применения аналого-цифровых ФБК зависит от вида РЭА и решаемой технической задачи. Например, в устройствах с адаптивной дельта-модуляцией использование аналого-цифровых ФБК по

сравнению с БМК позволяет сократить общую площадь и колнчеотвд внешних навесных элементов в 5-6 раз,

Большими потенциальными возможностями по увеличению быстродействия микросхемы ЦАП, АЦП на 1-1,5 порядка (при &<:10.м12) обладает перспективный полупроводниковый материал арсенид галлия (GaAs). Подвижность электронов в GaAs зависит от напряженности электрическою поля таким образом, что их предельная дрейфовая скорость достигается при значениях напряжегшостн, в 4 раза меньшей, чем у Si.

Другое преимущество GaAs состоит в большом объемном сопротивлении {10- 10*Ом-см), которое позволяет получать высококачественные изолирующие под-чожки с уменьшенными паразитными емкостями и токами утечкн.

В качестве базовых элечеятов для построения ЦАП и АЦП на GaAs используются мета ллопол у проводниковые полевые транзисторы (МЕП транзисторы) и приборы с переносом электроиов (ППЭ).

МЕП траизис:ор прост по конструкции и выполняется в низкоомнон тонком слое материала GaAs, осажденном на высокоомной подложке. Он имеет затвор в виде диода Шоттки, расположенный между двумя металлическими контактами истока и стока. Работа МЕП транзистора аналогична работе полевого транзистора (ИТ) с управляющим переходом, т. е. напряжение на затворе определяет ширину обедненной области под ним и управляет током в цепи исток ~ сток

На GaAs создают ИТ с управляюшим гетеропереходом, приборы с зарядовой связью (ПЗС), М.ЕП транзисторы с обогащением и обеднением, МОП транзисторы.

Для построения ЦАП и АЦП могут использоваться и ППЭ [100]. Эти приборы напоминают диоды Ганна (те же три слоя с проводимо-стямн типа п+, п и п~), генерирование СВЧ сигналов в которых проис-,ходит за счет переноса электронов через тонкую область - барьер, возникающий в результате туннельного эффекта.

Особенность ППЭ состоит в наличии одного нли двух управляемых затворов, с помощью которых изменяется пороговое напряжение. Пода-вая на затворы тактовые импульсы или управляющий аналоговый сиг-.иал, ППЭ можно использовать в качестве ячеек для построения конвейерных АЦП нли АЦП последовательных приближений, работающих на частотах до 8-10 ГГн ара числе разрядов 5-8. В таких АЦП ППЭ с двумя затворами работают в режиме компарнрования, а ППЭ с одним затвором обеспечивает тактирование преобразователя. Дифференциальный ОУ образуется двумя полевыми транзисторами. Мощность, потребляемая одной ячейкой преобразования АЦП на ППЭ [100], не превышает 330 мВт,

В настоящее время в нашей стране и за рубежом [101] ведутся активные разработки по созданию сверхскоростных интегральных микро-

емп (ССИС) преобрвчователей на GaAs с числом рячрядов 6-10 я чае-тотями преобразования от 1 до 8 ГГц. Предполагается, что на рубеже 1991 - 1995 гг. степень интеграция ИС иа GaAs арвблиэится я уровню ИС на Si. Однако разработка я внедрение в РЭЛ ССИС лреобраао* вателеб ва GaAs не лишены серьезных трудностей. Как исходный лолу-проводниковый материал для изготовления ССИС GaAs не обладает пока высокой чистотой, требуемым ypoBEieM бездефектности и технологичности. Это сказывается на сроках разработки ССИС, их техническом уровне, проценте выхода годных изделий, стоимости.

Рабочие токи МЕП транзисторов на GaAs существенно зависят от приложенных в рабочей режиме напряжений и обладают временной нестабильностью за счет изменения обратных нотеициалов затворов [100, 101].

Микросхемы ЦАП и АЦП на основе GaAs требуют создання сложного я дорогостоящего метрологического оборудовании, работающего в частном диапазоне до !0 ГГц н выше Для их сопряжения с СВЧ ливнями связи необходимы специальные корпуса, обеспечивающие согласованное ватноиое сопротивление н исключающие энергетические потери Перечисленные проблемы сдерживают развитие ССИС сфеобразова-телей нз GaAs, но их решения можно ожидать в ближайшие 5-10 лет,

Микросхемы на GaAs найдут применение в измерительной технике и аппаратуре для физических исследований, в волоконно-оптических н спутниковых каналах передачи данных, бортовых радиолокаторах, фа- нрованных антенных решетках наземных радиолокаторов, телевиэнов* ных :нстемах и др.

Среди Приборов на новых физических принципах по-прежнему представляют интерес сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства с лжозефсоновскими переходами (СКВИД), которые рассматриваются на современном этапе как перспективные элементы для создания сверхбыстродействующих преобразователей.

Переходы Джозефсона - барьеры между сверхнроводннкамн, которые имеют толщину 5 нм и менее. Обычно они изготавливаются из сплавов свинца. Параметры приборов находятся в экспоненциальной эв-внсимостн от толщины перехода.

В СКВИД магнитное поле, создаваемое током непрерывного и меняющегося аналогового сигнала, изменяет число силовых линий магнитного потока. В резульгате генерируются имнульсы напряжения, полярность которых зависит от направления изменения входного аналогового сигнала. Последовательность импульсов с выходом квантователя поступает на счетчики, которые фиксируют их с учетом полярности [4].

Характеристика преобразования АЦП на СКВИД представляется нериодической функцией амплитуды уоравлиющеуо сигнала.

В АЦП на СКВИД аналоговый сигнал подается на 6 сверхпроводящих ячеек (где число разрядов вреобразоваиня). периодичность

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 [ 100 ] 101 102 103 104 105

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.