簡介
模拟集成電路主要是指由電容、電阻、晶體管等組成的模拟電路集成在一起用來處理模拟信号的集成電路。有許多的模拟集成電路，如運算放大器、模拟乘法器、鎖相環、電源管理芯片等。模拟集成電路的主要構成電路有：放大器、濾波器、反饋電路、基準源電路、開關電容電路等。模拟集成電路設計主要是通過有經驗的設計師進行手動的電路調試，模拟而得到，與此相對應的數字集成電路設計大部分是通過使用硬件描述語言在EDA軟件的控制下自動的綜合産生。
圖書信息
書 名: 模拟集成電路
作 者：宋煥明 周志祥
出版社： 機械工業出版社
出版時間： 2009年09月
ISBN: 9787111255239
開本： 16開
定價: 19.00 元
内容簡介
《模拟集成電路》圍繞8種通用模拟集成電路，從基本理論、單元電路、整體電路及應用，對模拟集成電路進行較全面的分析和論述。全書共分9章，内容包括：緒論、集成運算放大器、集成振蕩電路、集成穩壓器、集成模拟乘法器、集成鎖相環路、數模轉換器、模數轉換器、開關電容電路。《模拟集成電路》深入淺出、簡明扼要、理論聯系實際，每章均附有練習題，以便學生複習、總結提高和自我檢查。《模拟集成電路》可供工科高等院校電子科學與技術、微電子學、集成電路設計與集成系統、電子封裝技術、微電子制造工程等相關專業使用，也可供相關工程技術人員參考。
作者簡介
宋煥明教授，從事電子技術領域的教學和科研工作達四十餘年，指導通信與電子信息專業多屆碩士研究生。曾兩次榮獲東南大學洛普獎教金。著有《電子電路》、《微型計算機原理基礎》、《VLSI工藝》(譯)、《開關電容資料彙編》等。
圖書目錄
出版說明
前言教學建議
符号說明
第1章 緒論
1.1 模拟集成電路的發展
1.2 模拟集成電路的特點
1.3 模拟集成電路中的元器件
1.4 MOS集成電路
1.5 模拟集成電路制造工藝簡介
練習一
第2章 集成運算放大器
2.1 引言
2.2 集成運算放大器的結構和主要技術參數
2.3 鏡像電流源偏置電路
2.4 差分放大電路
2.5 幾種差分輸入電路
2.6 直流電平位移電路
2.7 輸出級和輸出級保護電路
2.8 F007集成運算放大器電路分析
2.9 CMOS運算放大器
2.10 運算放大器的頻率特性和穩定工作的分析
2.11 MOS運算放大器的設計
……
實驗室常用模拟集成電路
序号 型号 名稱
M001 2P4M 可控矽
M002 4N35 通用光電耦合器
M003 6N135 數字邏輯隔離
M004 24C01 1K/2K 5V I2C 總線串行EEPROM
M005 24LC08B 8K I2C 總線串行EEPROM
M006 93C46 1K 串行EEPROM
M007 AD574 12-BIT,DAC 轉換器
M008 BM2272 遙控譯碼器
M009 CA3140E 4.5MHz，BiMOS 運算放大器
M010 TLP521 可編程控制AC/DC 輸入固态繼電器
M011 7805 正5V 三端穩壓集成電路
M012 LM7905 負5V 三端穩壓集成電路
M013 LA7806 B/W 電視機同步、偏轉電路，16PIN
M014 7906C 負6V 三端穩壓集成電路
M015 7808A 正8V 3 端穩壓器，輸入35V，功率20.8W
M016 7908AC 正8V 3 端穩壓器，輸入35V，功率12W
M017 LM7809 正9V 三端穩壓集成電路
M018 ADS7809 正9V 三端穩壓集成電路
M019 TA7810S 0.5A,3 端穩壓器
M020 TDA7910N 負10V 3 端穩壓器，輸入-35V，1A，功率12W
M021 IRF7811A N-MOSFET,功率場效應管,28V/11.4A/2.5W
M022 7812A 正12V 3 端穩壓器，輸入35V，功率20.8W
M023 LM7912 1A 3 端穩壓器
M024 AD7813 2.5V-5.5V,400kSPS，8/10-BIT，采樣，ADC 轉換器
M025 LM7815 正15V 三端穩壓集成電路
M026 LM7915 負15V1A 3 端穩壓器
M027 AD7819 2.7V-5.5V,200KSPS,8-BIT，采樣，ADC 轉換器
M028 LA7820 彩色電視機同步/偏轉電路
M029 L7920C 負20V1A 3 端穩壓器
M030 LC7821 模拟開關
M031 LM7824 正24V 三端穩壓集成電路
M032 KA7924 負24V1A 3 端穩壓器
M033 AD7825 3Vto5V、2MSPS、1/4/8 通道、8BitAD 轉換器
M034 PJ7925CZ 負25V1A 3 端穩壓器
M035 ADS7826 10/8/12 位取樣模拟數字轉換器用2.7V 的電源
M036 IRF840 功率場效應管,大功率、高速, 500V/8A/125W
M037 ADC0809 8-BIT up 兼容8 通道多路複用器A/D 轉換器
M038 ADC0832 2 路，8-BIT 串行輸入/輸出A/D 轉換多路選擇
M039 LM324N 四路運算放大器
M040 LM339 低功耗低失調電壓四比較器
M041 LM358 低功率雙運算放大器
M042 LM386 低壓音頻放大器
M043 LM747 雙運算放大器
M044 LM2717 降壓/升壓轉換器兩顆脈沖寬度調制(PWM) 直流/直流轉換器
M045 AT24C01A 串行（1K，128×8）
M046 AT28C17 16K EPROM
M047 AT8 9C51 低功耗/低電壓,高性能的8 位單片機
M048 AT89C52 8K Bytes 閃存，8 位微處理器
M049 BT136 雙向可控矽
M050 GAL20V8B 可編程的邏輯器件
M051 HS2262A 低功耗通用編碼器
M052 HT24C02 存儲器
M053 IC7109 3 位半ADC/LED 驅動
M054 ICL7106CPL 類似三位半轉換
M055 ICL8038CCJD 精确波形發生器/伏特控制振蕩器
M056 AD9215 10-BIT,65/80/105MSPS,3V,A/D 轉換器
M057 ICL8038CCPD 精确波形發生器/伏特控制振蕩器
M058 LF353 雙聲道功率放大器
M059 LF398 功率放大器
M060 LM111-211-311 帶濾波微分比較儀
M061 LM124X-4 低功耗四運放
M062 LM311P 單通道，選通差分比較器
M063 LM317T 3 端可調穩壓器
M064 LM318 單路高速通用OP
M065 LTC1595 連續16 位乘法器DAC
M066 M2764A-2F1 NMOS 64K 8K x 8 UV EPROM
M067 MAX232CPE 線性收發器，2 驅動器，16PIN
M068 MC1403 精密低基準電壓
M069 MJE2955T 晶體管
M070 MJE13005 晶體管
M071 MK2716 HDTU 時鐘合成器
M072 NE5532AP 雙低噪聲運算放大器
M073 NE5532P 雙低噪聲運算放大器
M074 NE5534P 低噪聲運算放大器
M075 NJM2217 帶自動頻率控制的視頻信号疊加
M076 AT28C64B
M077 SST39SF02-70-4C-NH
M078 ST13007DFP
M079 TC14433AEJG 3 位半A/D 轉換器
M080 TDA2003 10W 汽車收音機音頻放大器
M081 TEA2114 4096 Bit 靜态RAM
M082 TH7814A 50 MHz 2048 像素線陣CCD Sensor
M083 TIP31C PNPDARL 矽INGTON 晶體管
M084 TIP41C PNPDARL 矽INGTON 晶體管
M085 TIP42C PNPDARL 矽INGTON 晶體管
M086 TIP127 PNPDARL 矽INGTON 晶體管
M087 TIP122 PNPDARL 矽INGTON 晶體管
M088 TL084CN
M089 TLC7135C ADC/LCD 驅動BCD 輸出
M090 TM7282
M091 TRSTE-8532A
M092 ULN2003AN 周邊七段驅動陳列
M093 W28EE011
M094 GAL22V10 高性能，E2COMS，可編程邏輯器件
M095 GAL16LV8 低電壓，E2COMS，可編程邏輯器件
M096 HM472114
M097 ADS7817
M098 LC7930
M099 PM7830
M100 PM7832
M101 T7932
M102 TPS2817
現狀
模拟IC的使用一直以消費類電子産品為主，這幾年一直保持穩定增長。據Databeans公司對模拟IC市場調研報告顯示，全球模拟市場從2003年～2009年複合增長率為12%。這個數字要高出其它産品的增長率。這也預示着高性能模拟市場在今後的一段時間裡發展潛力巨大。在美國半導體工業協會( SIA )的市場統計中也有數據顯示，在未來的2～3年發展中，模拟市場的發展将快速超越數字市場。模拟器件将成為市場及産品數字化時代的模拟集成電路應用的主流。
模拟IC主要應用于在電子系統中執行對模拟信号的接收、混頻、放大、比較、乘除運算、對數運算、模拟-數字轉換、采樣-保持、調制-解調、升壓、降壓、穩壓等功能。電路形式有數據轉換器(如A /D轉換器、D /A轉換器等)、運算放大器、大器、寬帶放大器等)、非線性放大器(模拟乘法器、數/反對數放大器等)、多路模拟開關、(線性調壓器、開關電源控制器等)、智能功率各類專用IC。模拟IC在其設計和工藝技術的發展過程中，形成了具有自身特點的設計思想和工藝體系;在技術發展水平、産品種類、限度地滿足了信息化技術的需要;其應用已滲透到各個領域，在現代軍、民用電子系統中，模拟了重要角色;在信息化的各種場合，都離不開高性能的模拟IC，模拟IC性能水平的高低常常決定着電子産品或系統的水平高低。
在器件方面,由于應用對模拟IC的要求千差萬别,，因此在器件方面，不僅開發出十餘大類的模拟IC産品，而且對各類模拟數百、數千種産品，産品種類和性能水平應有盡有，可滿足應用的不同需要。
其中，數據轉換器是模拟和數字混合信号處理電路，它的模拟電路部分占芯片面積的50%以上。早在1986年美國的Gray教授就提出用所謂“雞蛋模型”，形象地表示了數字IC、模拟IC以及模拟/數字轉換(A/D)電路、數字/模拟轉換(D/A )電路間的關系。他把數字IC比作蛋黃，模拟IC比作蛋殼，而A/D和D/A轉換電路自然就成了連接二者的蛋清。可見，三者是一個有機整體，現實世界的非物理信号可以通過模拟電路以及A /D轉換電路轉換成數字信号加工處理，再由D /A轉換電路和模拟電路才能轉化為我們能感知的模拟信号。在數據轉換器方面，8～14位1～80 MHz高速A/D技術已很成熟，産品充足，也可見到16位以上30MHz以上的A/D轉換器産品。同時在A/D轉換器中不僅出現集成了多種功能的模拟IC，如多路轉換器、儀器放大器、采/保放大器等A /D轉換器子系統，而且還将不斷把其它模拟IC和各種數字電路如DSP、存儲器、CPU、I/O等集成在一起。美國模拟器件公司2006年發布了業界首款采用3 mm ×3 mm 10引腳LFCSP(引腳架構芯片級封裝)超小型封裝的16 bit四數模轉換器(DAC) ，從而滿足了工業和通信設計尺寸不斷減小的需求————這項技術開發将節省高達70%以上的印制電路闆面積。
在射頻放大器方面，正采用SiGe雙極技術，以滿足應用的高性能要求。放大器正應用于各種手持式通信設備中，要求功耗低。ADI (美國模拟器件公司)的高性能放大器系列(如AD8350工作頻率達到1 200MHz，在250MHz時噪聲系數為6. 1dB，具有很高的動态範圍、極好的線性度和共模抑制)，可有效地應用于通信收發射機、通用增益放大系統、A /D緩沖器、高速數據接口驅動器等。AD I日前發布首款AD8352，能夠有效驅動無線基礎設施系統的高速模數轉換器(ADC) ，并達到超低失真性能。AD8352作為ADI擴展種類系列的最新成員，适合于驅動下一代3G和4G蜂窩、寬帶WiMAX無線基礎設備中使用在最高實際中頻( IF)條件下的12bit～16bit ADC，驅動高速ADC達380MHz，超過同類差分放大器能達到的100MHz，具有保持優越性能的能力。
電壓調節器方面，AD I推出的接收機IF子系統AD6121中集成了電壓調節器，它是一種動态範圍很寬的IF放大器，是專門為CDMA (碼分多址)系統應用設計的，可适用于2. 9V～4. 2V的電池電源工作。Motorola推出的電壓調節器系列，開關電流低，噪聲低，靜态電流極小，可在電池電源的額定電壓下降到0. 2V以内都能調整，很适合電池供電系統如蜂窩電話、無繩電話及長壽命電池供電的射頻控制系統應用。
當今電子産品層出不窮、争奇鬥豔的根本原因，與其說是數字計算技術的飛速提高，不如說是模拟技術推陳出新的結果。小巧、省電、娛樂、方便..能夠滿足消費者這些要求的，正是模拟技術。所以，模拟技術造就了不同特色和檔次的電子産品，也為整個電子工業不斷創造着新的需求。因此，隻有模拟技術才可令電子産品具有獨特的個性，突顯自己的特色。
發展
模拟電路當前呈現出三個突出趨勢:高性能分立器件、模數混合和SOC (System on Chip系統芯片)。
模拟集成電路種類繁多，其性能要求也各不相同。追求更高的性能将是模拟器件未來主要的發展方向[7]。淩特公司中國區域業務經理李錦華簡單地将其歸納為“三升三降”，即速度、精度、效率上升，而功耗、尺寸與外圍元件數下降。對放大器而言，将向更高速度、更低噪聲、更大動态範圍等方向發展;對數據轉換器而言，将向更高速度、更高精度等方向發展;在信号處理、射頻電路、電源管理等領域，将向更高精度、速度與效率方向發展，同時功耗、尺寸及外圍元件數量則将不斷下降。以手機為例，消費者要求更清晰的語音、更加絢麗的屏幕，同時還要有更長的待機時間，這些都給模拟器件制造商提出了更高的要求，也為設計人員帶來了更大的挑戰。分立模拟電路可以把這些性能做得很高。例如，Maxim轉換速率已經做到了2GSPS，而采用SOC (系統芯片)是做不到這種性能的。
一個單片上組成的開關電容濾波器( SCF)完成對模拟信号的處理随着超大規模IC的不斷發展，模拟與數字之間的概念也在不斷模糊。例如如今迅速發展起來的集成濾波技術，就是模數結合的集成電路的一個實例:它利用MOS開關，MOS電容和MOS運算放大器同時集成在[8]。美國國家半導體最新推出的ADC081000芯片就是模拟與數字融合的一個最好例子。這款8位的模數轉換器設有低電壓差分信号(LVDS)接口，最高取樣率可達1. 6GHz，這是業界目前最快的速度。由于這款模數轉換器具有高速的數據采集能力，因此系統設計工程師可以直接将模拟信号向下轉換，以便進行更快及更有效的後期處理。
随着工藝水平的提高，EDA工具、Foundry工藝PDK的完善以及設計水平的提高，模拟IC正在步入新的發展時代。為了保證最佳的系統性能、最高的可靠性、最小的體積和最低的成本，數字和模拟IC的設計及制造正在趨向于統一的加工平台，由單一的功能電路向系統級電路發展，這也是目前最具潛力的IC發展方向——SOC。
SOC是微電子設計領域的一場革命，它從整個系統的角度出發，把智能核、信息處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，在單個或少數幾個芯片上完成整個系統的功能，即我們可以把越來越多的電路設計在同一個芯片中，這裡面可能包含有中央處理器(CPU )、嵌入式内存( Embedded memory)、數字信号處理器(DSP)、數字功能模塊(Digital function)、模拟功能模塊 (Analog function)、模拟數字轉換器(A/D， D/A )以及各種外圍配置(USB， MPEG)等等。這就為設計者進行電子系統設計和開發提供了可利用的最新手段。采用片内可再編程技術，使得片上系統内硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來配置，從而可以實時地進行靈活而方便的更改和開發，甚至可以在系統運行過程中不停機地進行再配置，使相同的硬件可以按不同時段實現不同的功能，提高了系統的效率。這種全新的系統設計概念，使新一代的SOC具有極強的靈活性和适應性。它不僅使電子系統的設計和開發以及産品性能的改進和擴充變得十分簡易和方便，而且使電子系統具有更好的性能、更低的功耗、更小的體積和更低的成本，帶來了電子系統設計與應用的革命性新變革，可廣泛應用于移動電話、硬盤驅動器、個人數字助理和手持電子産品、消費性電子産品等。SOC是21世紀電子系統開發應用的新平台。TI公司推出型号為MSC120産品，它是一款具有8通道24位△-Σ模數/轉換器及單通道8位數/模轉換器的增強型8051 MCU。具有片上溫度傳感器、I2C、SP I接口以及低電壓監測功能，非常适合于工業應用，如秤重、過程控制、智能傳感器等。
模拟電路可以作為我國未來集成電路發展的切入點
我國集成電路産業經過30多年的發展，現已形成良好的産業基礎。2004年，中國集成電路設計業和芯片制造業已經取得突破性進展，集成電路市場需求達243億塊，然而在這243億塊集成電路中，中國本地産的産品不到8% ，這其中既蘊藏着巨大商機，同時也反映了中國IC設計業與國際IC設計業的差距。中國的集成電路業正面臨着前所未有的機遇與挑戰。2005年中國消費電子産業保持快速增長，對集成電路産品需求大幅增加。
中國廣闊的模拟 IC應用市場，給模拟IC技術帶來足夠的發展空間。模拟電路可以作為我國未來集成電路發展的切入點。做CPU的許多知識不是從書本上可以學到的，而是經驗和竅門。中國缺少這類人才，還需要長時間的經驗積累。并且，經費也是一個問題，芯片每一次投片需要投入幾十萬美元，而高性能的CPU投片七、八次是很正常的。中國集成電路水平在通用CPU産品領域甚至相差20至30年的水平。
因而，我們可以避開高檔的CPU，瞄準國際IC産業發展的趨勢，即SOC，通過嵌入式芯片的設計實施跟蹤和突破。因為在數字設計中，幾乎每件事都可以自動完成;但模拟電路仍然要依靠工程師的智慧來實現設計。采用模拟和數字結合的嵌入式芯片IC制造業無論從質還是從量來說都不算發達，但是隻要找準了發展方向，伴随着全球産，能充分發揮我們已有的生産能力;而且，它種類衆多，在諸如手機、數字電視、DVD、電視機頂盒、PDA等不同領域應用廣泛，與高度标準化的PC隻有英特爾一家獨大現象不同，國外大公司很難形成壟斷。
雖然中國業東移的大潮、中國的經濟穩定增長，再加上巨大的内需市場，以及充實的人力資源，豐富的自然資源，可以說，中國模拟集成電路的發展盡得天時、地利、人和之優勢。相信在不遠的将來，中國将會繼美國、日本、台灣、韓國、新加坡之後，崛起為新的世界集成電路制造中心。
