專用集成電路
編輯電子電路是由個別的電子元件,如電阻器、晶體管、電容器、電感器和二極管,通過導電連接導線或跡線,通過該電流可以流動。通常被稱為電子的,而不是電子的,至少一個有源組件必須存在。組件和導線的組合允許執行各種簡單和復雜的操作:可以放大信號,可以執行計算,并且可以將數據從一個位置移動到另一個位置。
電路可以由通過單獨的導線連接的分立組件構成,但是如今,更常見的是通過光刻技術在疊層基板(印刷電路板或PCB)上創建互連并將這些組件焊接到這些互連上以形成成品電路。在集成電路或IC中,部件和互連件形成在同一襯底上,該襯底通常是半導體,例如摻雜的硅或(較少見的)砷化鎵。
電子電路通常可以歸類為模擬電路、數字電路或混合信號電路(模擬電路和數字電路的組合)。電子電路中使用最廣泛的半導體器件是MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)。
面包板,perfboards和條板是用于測試新設計常見。它們允許設計人員在開發過程中快速更改電路。
模擬電路
編輯模擬電子電路是電流或電壓可能隨時間連續變化以對應于所表示的信息的電路。模擬電路由兩個基本構建模塊構成:串聯和并聯電路。
在串聯電路中,相同的電流流經一系列組件。一串圣誕燈是串聯電路的一個很好的例子:如果一個熄滅,它們都會發光。
在并聯電路中,所有組件都連接到相同的電壓,電流根據它們的電阻在各個組件之間分配。
模擬電路的基本組件是電線、電阻器、電容器、電感器、二極管和晶體管。模擬電路通常在示意圖中表示,其中導線顯示為線,每個組件都有xxx的符號。模擬電路分析采用基爾霍夫電路定律:一個節點(電線匯合處)的所有電流,電線閉環周圍的電壓為0。通過顯式添加寄生元件(例如分立電阻器或電感器),可以捕獲任何電阻或電抗。有源元件(例如晶體管)通常被視為受控電流或電壓源:例如,場效應晶體管可以建模為從源極到漏極的電流源、電流由柵極-源極電壓控制。
當電路大小與相關信號頻率的波長相當時,必須使用更復雜的方法,即分布式元件模型。電線被視為傳輸線,其特征阻抗名義上恒定,并且在起點和終點的阻抗決定了該線上的透射波和反射波。根據這種方法設計的電路是分布式單元電路。對于頻率高于GHz的電路板,這些考慮通常變得尤為重要;集成電路較小,可以將其視為頻率低于10GHz的集總元件。
數字電路
編輯在數字電子電路中,電信號具有離散值,代表邏輯和數字值。這些值表示正在處理的信息。在大多數情況下,使用二進制編碼:一個電壓(通常為正值較大)代表二進制“ 1”,另一電壓(通常接近地電位0 V)代表二進制“ 0”。數字電路大量使用晶體管,相互連接以創建提供布爾邏輯功能的邏輯門:AND、NAND、OR、NOR、XOR及其組合。互連以便提供正反饋的晶體管用作鎖存器和觸發器,電路具有兩個或多個亞穩態,并保持在這些狀態之一,直到被外部輸入改變為止。因此,數字電路可以提供邏輯和存儲器,使它們能夠執行任意計算功能。(基于觸發器的存儲器被稱為靜態隨機存取存儲器(SRAM)。基于電容器中電荷存儲的存儲器,動態隨機存取存儲器(DRAM)也被廣泛使用。)
數字電路的設計過程從根本上不同于模擬電路的設計過程。每個邏輯門都會重新生成二進制信號,因此設計人員無需考慮失真,增益控制,失調電壓以及模擬設計中面臨的其他問題。結果,可以以低成本制造極其復雜的數字電路,在單個硅芯片上集成了數十億個邏輯元件。這樣的數字集成電路在諸如計算器、移動電話手機和計算機的現代電子設備中無處不在。隨著數字電路變得越來越復雜、時間延遲、邏輯競賽、功耗、非理想開關、芯片上和芯片間負載以及泄漏電流等問題已成為電路密度,速度和性能的限制。
數字電路用于創建通用計算芯片,例如微處理器,以及定制設計的邏輯電路,稱為專用集成電路(ASIC)。現場可編程門陣列(FPGA)是具有邏輯電路的芯片,其配置可以在制造后進行修改,也廣泛用于原型設計和開發中。
混合信號電路
編輯混合信號或混合電路包含模擬和數字電路的元素。示例包括比較器、計時器、鎖相環、模數轉換器和數模轉換器。大多數現代無線電和通信電路都使用混合信號電路。例如,在接收機中,模擬電路用于放大和頻率轉換信號,以便它們達到合適的狀態以轉換為數字值,此后可以在數字域中執行進一步的信號處理。
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