2. Specyfika i problemy projektowania układów analogowych

2.1. Układy analogowe a układy cyfrowe

Najważniejsze różnice między układami cyfrowymi, a analogowymi z punktu widzenia projektanta ujmuje tabela poniżej:

Tabela 2‑1. Różnice między układami cyfrowymi, a analogowymi

Układy cyfrowe

Układy analogowe

Sygnał w postaci dyskretnej, przybierający w każdej chwili jedną z dwóch wartości (pomijając stany przejściowe)

Sygnał ciągły, może mieć dowolną wartość z pewnego przedziału

W układach nie występują sygnały zmienne o małej amplitudzie.

W wielu układach występują sygnały zmienne o małej amplitudzie, co wymaga wprowadzenia pojęcia parametrów małosygnałowych elementów oraz rozróżniania składowej stałej i składowej zmiennej napięć i prądów

Mała wrażliwość na parametry i charakterystyki elementów

Duża wrażliwość na parametry i charakterystyki elementów

Mała wrażliwość na rozrzuty produkcyjne

Duża wrażliwość na rozrzuty produkcyjne

Zależności temperaturowe parametrów i charakterystyk elementów są mało istotne

Zależności temperaturowe parametrów i charakterystyk elementów są na ogół bardzo istotne

Mała wrażliwość na topografię układu

Duża wrażliwość na topografię układu

Elementami układu są tranzystory MOS (dotyczy układów cyfrowych CMOS)

Stosuje się znacznie więcej różnych rodzajów elementów: rezystory, diody, tranzystory bipolarne

Dość niewielka liczba typowych komórek i bloków funkcjonalnych, z których można poskładać dowolny układ

Wielka rozmaitość układów do różnych zastosowań i tak najczęściej niewystarczających przy projektowaniu układu do nowego zastosowania

Wysoki stopień automatyzacji projektowania, możliwość zaprojektowania układu od poziomu opisu funkcjonalnego do jego topografii

Brak skutecznych narzędzi automatyzacji wielu etapów projektowania, schemat trzeba wymyślić (lub adaptować znane rozwiązania), topografię zaprojektować w stylu full custom

Dobrze rozwinięte i powszechnie stosowane sformalizowane języki opisu sprzętu (VHDL, Verilog)

Języki opisu układów analogowych są mniej rozwinięte

Testowanie, choć czasochłonne, jest koncepcyjne proste i wymaga jedynie odróżniania poziomu napięcia dla „0” i „1”

Testowanie trudne, wymagające precyzyjnych analogowych pomiarów