Паралл.Цифр.Выход

Диффер.компаратор

Аналог вход U_A Двоичный счетчик

С _такты

сброс

I K C

Схема управл.

Схема отличается простотой и низким быстродействием: преобразование N разрядов осуществляется за (2^N-1) тактовых импульсов.

АЦП непосредственного сравнения – наиболее быстродействующий вариант преобразователей. Для каждого уровня квантования используется отдельный источник эталонного (опорного) напряжения и отдельный компаратор. Выходы компараторов соединены с кодирующим устройством, формирующим выходной сигнал в параллельном коде. Аппаратные затраты в таких схемах растут с ростом разрядности сигналов. Разрядные коэффициенты определяются одновременно, все преобразование выполняется за один такт, отсюда высокое быстродействие.

U_A компараторы

С1 двоичный разряд 1

U_оп1

Кодир.

U_оп2 С2 у-во двоичный разряд 2

U_опN C(2^N-1) двоичный разряд N

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ В ИС

Температурная стабилизация режима транзисторных ИС.

Увеличение температуры обуславливает изменения следующих параметров:

_N, I_0Э и, как следствие, U_Днас.

Возможны следующие диапазоны изменения соответствующих параметров:

при изменении температуры от +125⁰ до -60⁰С. Поскольку в процессе изготовления _N может измениться еще в 3-4 раза по технологическим причинам, общее изменение данного параметра может быть в 10 раз!

Тепловой ток насыщения диода I_0ЭД изменяется в 2 раза при изменении температуры на 8⁰:

что соответствует изменению падения напряжения на диоде

Минимизация чувствительности этих параметров к температуре достигается за счет ухудшения качества усилителя, например, включением реактивности (емкости), уменьшая размах напряжений на выходе.

В ИС для термостабилизации прежде всего пользуются фактором технологической идентичности параметров, дополняя двумя основными способами схемотехнической стабилизации: 1) использование дифференциальных каскадов, за счет идентичности транзисторов обеспечивается равномерное распределение токов в транзисторах, участвующих в передаче сигнала, а стабилизация транзисторов источников токов и нагрузок (токовые зеркала) поддерживается как за счет идентичности транзисторов, так и за счет схемотехнических приемов; 2) температурная компенсация изменений U_БЭ и _N.

Самый распространенный вариант схемотехнической термокомпенсации – введение в цепи резисторов: за счет разницы ТКР  -ТКН, а также возможен вариант создания контура согласованных транзисторов, см. рисунок:

I_Э1= I_K1+I_Б1

+ U_ИП R_K1 R_K2

T2  R_Б1 R_Б2 Т2

Т1 Т1

(Выше расписана ситуация для контура: U_БЭ1+I_Б1R_Б1 =U_БЭ2+I_Б2R_Б2).

Получили выражение для тока эмиттера одного транзистора, а для другого – через k, через площадь эмиттера.

Приведенные формулы показывают, как осуществляется стабилизация Т1, а Т2 стабилизируется площадями.

Недостаток всех способов стабилизации температуры в схеме – возрастающие аппаратные затраты и расходование части мощности источника питания на цепи стабилизации.

Распределение тепла по кристаллу.

Тепловые явления описываются следующим уравнением:

, (1)

где

 - коэффициент теплопроводности, [Вт/град.м];

,

Т – температура, [град];

W – удельная мощность источников энергии, [Вт/м³];

C – удельная теплоемкость, [Втсек/град.кг];

 - плотность вещества, [кг/м³];

t - время, сек.

Реальная структура ИС в корпусе выглядит примерно так: