Analog-IC模拟器件介绍与应用

1AnalogIC產品和應用2

目錄AnalogIC簡介StandardLinearIC1.Comparator2.AmplifierPowerManagementIC1.

Regulator(LDO&SwitchRegulator)2.ShuntRegulator2.PWMController3.Voltagesupervisor4.MOSFETDriver5.White-LEDDriver3什麽是AnalogIC

處理連續性的光﹑聲音﹑速度﹑溫度等自然模擬信號的IC被稱為模擬IC﹐模擬IC處理的這些信號都具有連續性﹐可以轉換為正弦波研究﹐而數字IC處理的是非連續性信號﹐都是脈沖方波。電源管理ICCPU供電IC4AnalogPowerIC的分類5

目錄AnalogIC簡介StandardLinearIC1.Comparator2.AmplifierPowerManagementIC1.

Regulator(LDO&SwitchRegulator)2.PWMController3.Voltagesupervisor4.MOSFETDriver5.White-LEDDriver6

比較器是將一個類比電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為類比信號,輸出則為二進位信號,當輸入電壓的差值增大或減小時，其輸出保持恒定。Comparator概念7過零比較器典型的幅度比較電路電壓比較器

將過零比較器的一個輸入端從接地改接到一個固定電壓值上，就得到

電壓比較器窗口比較器

電路由兩個幅度比較器和一些二極體與電阻構成滯回比較器從輸出引一個電阻分壓支路到同相輸入端Comparator的種類8比較兩個電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平,表示兩個輸入電壓的大小關系)作為模擬電路和數字電路的接口用于波形產生和變換電路遲滯比較器窗口電壓比較器Comparator的應用9

能把輸入訊號的電壓或功率放大的裝置,由電子管或電晶體、電源變壓器和其他電器元件組成。用在通訊、廣播、雷達、電視、自動控制等各種裝置中。Amplifier的概念10OperationAmplifier(運放)AudioPowerAmplifier(音頻)RFAmplifier(射頻)Amplifier分類11

完成信號放大、信號運算（加、減、乘、除、對數、反對數、平方、開方等）、信號的處理（濾波、調製）以及波形的產生和變換。單電源交流放大電路OperationAmplifier(運放)12AudioPowerAmplifier是將音頻信號的功率放大,传统的音频功率放大器有A類（甲類）、B類（乙類）和AB類（甲乙類）,它們利用模拟功率放大器进行模拟信号放大,傳統功放由於效率低體積大等缺點限制了它的發展取而代之的是D類放大器。

传统AudioPowerAmplifier13

D類(數位音頻功率)放大器是一種將輸入類比音頻信號或PCM數位資訊變換成PWM(脈衝寬度調製)或PDM(脈衝密度調製)的脈衝信號,然後用PWM或PDM的脈衝信號去控制大功率開關器件通/斷的音頻功率放大器，也稱為開關放大器。具有效率高等突出優點成為市場主流。

D類AudioPowerAmplifier14音频功率放大器廣泛應用于MP3播放器,笔记本电脑,手机及便携式DVD,TV,汽車音響等电子产品中。AudioPowerAmplifier的應用AudioPowerAmplifier

DVD播放機中的應用AudioPowerAmplifierBlockDiagram15

RFAmplifier主要是對無線電信號等高頻信號進行放大,主要產品有LNA(低噪聲放大器)和PA(射頻功放模組)等IC器件。

PA市場:Triquint，Skyworks，RFMD，Avago，Anadigics等所掌控。RFAmplifier16

目錄AnalogIC簡介StdLinearIC1.Comparator2.AmplifierPowerManagementIC1.

Regulator(LDO&SwitchRegulator)2.PWMController3.Voltagesupervisor4.MOSFETDriver5.White-LEDDriver17Regulator的分類StandardRegulator:LowDropoutLinearRegulator

ShuntRegulator(VoltageReference):

LowVoltagePrecision,AdjustableShuntRegulatorPWMSwitchRegulator(DC/DCConverter):

Buck/BoostRegulatorBusTerminationRegulator:DDRTerminationRegulator18LDO的工作原理取樣電壓Vfb加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準電壓Vref相比較，兩者的差值經放大器A放大後，控制串聯調整管的壓降，從而穩定輸出電壓。當Vout降低時，Vref與Vfb的差值增加，比較放大器輸出的驅動電流增加，串聯調整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若Vout超過所需要的設定值，比較放大器輸出的前驅動電流減小，從而使Vout降低。實際的穩壓器還應當具有許多其他的功能，比如負載短路保護、過壓關斷、過熱關斷、反接保護等，且調整管可以採用晶體管或MOSFET。

＋－19LDO關鍵參數及選型Electricalcharacteristics解釋性能考量OutputVoltage輸出電壓根據實際應用選擇QuiescentCurrent靜態電流越小越好DropoutVoltage掉電電壓越小越好LineRegulation線性調准率越小越好LoadRegulation負載調准率越小越好MaximumOutputCurrent最大負載電流根據實際應用選擇Accuracy輸出電壓精度越小越好PowerSupplyRejectionRatio電源紋波抑制比越大越好20LDO典型應用電路AdjustableVoltageRegulatorVOUT=VREF(1+R2/R1)+IADJR2

FixedVoltageRegulator21

SwitchRegulator基於開關電源的基本拓撲結構，這類穩壓器可組成`升壓``降壓``升-降壓`等Regulator，而且電能的轉換效率較高。需要外接電感和大電容，會佔據較大的空間FunctionBlockDiagramTypicalApplicationCircuit22SwitchRegulator(DC-DC)23LDO與DC-DC的對比低压差线性稳压器LDO開關稳压器DC-DC優點簡單

輸出紋波電壓低

出色的line和負載穩壓

對負載和line的變化回應迅速

電磁干擾(EMI)低

效率高（降低了冷卻所需的源電源需求）

能夠處理較高的電源密度

可用於傳遞單個或多個輸出電壓，大於或小於生成的輸出電壓缺點效率低

如果需要冷卻設備，則要求較大的空間輸出紋波電壓高

暫態恢復時間較慢

產生電磁干擾（EMI)24LDO和開關型穩壓器DC-DC應用LDO:在要求便携设备布局布线的限制,对噪声敏感的应用(像RF模块,照相模块)上有其它IC无法代替的地位。DC-DC:對主晶片以外的電源部分提供了一種高效率電源管理器件,主要用於較大電流部分使用最佳的DC-DC轉換器,必須在工作頻率和封裝尺寸之間找到一個理想的平衡點。25

ShuntRegulator該類穩壓器的工作原理類似Zener管。在一个輸入電壓范内，输出一个稳定不变的精准的电压值來作為參考電壓。Vref=Vout*R2/(R1+R2)26ShuntRegulator的關鍵參數基準電壓

Referencevoltage基准电压和阴极电压相对变化率(Ratioofchangeinreferencevoltage

tothechangeincathodevoltage):衡量IC內部Reference電壓的一個相對穩定性。基準電流Referencecurrent最小阴极电流(Minimumcathodecurrent

forregulation):讓穩壓管能夠正常工作下的最小的陰極電流。27PowerControllerIC

PowerControllerIC即電源控制(PWM控制)IC,它是將多個DC-DC轉換器,多個LDO,充電以及保護電路,電量檢測集成等電路在一起的相對複雜IC.(專用性較強,不易通用)。

PowerControllerIC28PowerControllerSystem29PowerControllerIC應用方式PowerIC應用方式調節保持轉換將輸入電源轉換成系統所需求之電源規範與限制電壓準位範圍確保電源持續供應30PowerControllerIC終端產品應用Consumer

Computer

Communication

31Voltagesupervisor工作原理:当电壓升到或降到复位电压时产生一个复位脉冲。簡單來說:可以比作一個帶有延時的比較器，一般有Vin(vdd),VREF。當Vin>VREF時，輸出high,當Vin<VREF,立即變為low,此狀態一直保持，直到Vin=VREF+遲滯電壓時,然後輸出high。特點：電流小:1uA;

封裝小:SOT23，TO92，SOT89ResetIC工作波形圖32Open-DrainRESETPush-PullRESETNote:*Externalpull-upresistorisrequiredifopendrainoutputisused.TypicalOperatingCircuitVoltagesupervisor

分類33Voltagesupervisor關鍵參數Vin：輸入電壓範圍。一般Vin與Vdet共用一個PIN腳Vdet：檢測電壓DetectionVoltageprecision：檢測電壓精度ResetType:ActiveLoworHighOutput:CMOSPush-Pull、N-chOpenDrain

（N-ch開漏輸出的需外接一上拉電阻，以把Vout電平拉高）DelayTime(ResetPulseWidth)：是固定延遲時間，還是需要外接電容調整延遲時間？Unit:ms.34MOSFETDriverMOSFETDriver可直接驱动负载或通过驱动MOSFET、IGBTS、可控硅、大功率晶体管来驱动其它大功率负载。主要应用在便携设备、PC电源等开关电源设计、大功率脉冲传送驱动、电机驱动与控制、报警与安全系统、自动检测设备、汽车电子、任何超过PICI/O口输入输出能力的高电平和大电流的场合。35MOSFETDriver存在形式PWMControllerMOSFETDriverPWMControllerMOSFETDriverDrMOSMOSFETDriverPWMControllerMOSFETDriverPWMController主板電源主要常用組成方式的電源方案:1,PWM晶片,驅動晶片和MOSFET獨立:驅動能力較強,干擾較小

2,PWM晶片和驅動晶片合在一起:

相數較少,成本較低,用於低端產品3,驅動晶片和MOSFET合在一起:

以微星DrMOS技術為代表,成本較高4,PWM晶片,驅動晶片和MOSFET全在一起:成本最高,集成度最高36White

LEDDriver由於WhiteLED的導通壓降一般為3.5V左右，最大值可以達到4V，而單節鋰離子電池的一般輸出電壓為3.6V~4.2V，因此，一般不能直接用單節鋰離子電池來驅動WhiteLED，通常需要用專門的LEDDriver電路來實現。WhiteLED是彩色LCD顯示屏背光源最理想的選擇;近幾年來,彩色LCD顯示屏在消費性電子產品中使用量越來越廣,且為這種應用提供了完美的背光解決方案。WhiteLEDDriver的發展，已經成為Pow