Inleiding

Waarom is het ontwerp van analoge schakelingen belangrijk?

Signaalverwerking wordt nu meestal digitaal uitgevoerd, maar de concrete fysische grootheden zijn bijna altijd analoog van aard. De omzetting van analoge signalen in digitale vorm en omgekeerd is dan ook een essentiële taak waarvan de nauwkeurigheid vaak cruciaal is voor de performantie van een oplossing. Bij veel moderne systemen in sectoren zoals telecommunicatie, intelligente sensoren, e.d. vindt men dan ook een ingangsdeel met een zeer performante A/D omzetter in combinatie met geavanceerde technieken voor signaalverwerking.
In het verleden was het ontwerp van analoge geïntegreerde schakelingen voorbehouden aan enkele zeer grote bedrijven waarvan de gestandardizeerde analoge modules en omzetters gebruikt werden als bouwsteen in veel verschillende toepassingen. Nu is het ontwerp van CMOS chips aan een redelijke kostprijs mogelijk geworden. De integratie van digitale en klantspecifieke analoge functies op eenzelfde (CMOS) chip is zelfs voor kleinere bedrijven toegankelijk. In deze context worden de analoge modules niet langer gerealiseerd door standaardbouwstenen maar door schakelingen die voor de specifieke toepassing ontworpen en geoptimaliseerd zijn.

Voordelen en uitdagingen van geïntegreerde systemen in CMOS

De toenemende integratiedichtheid laat ons toe systemen te bouwen met nooit geziene performantie. Hierbij gaan geavanceerde circuittechnieken samen met gesofistikeerde methoden voor signaalverwerking.
Analoge bouwstenen kunnen voor een gegeven toepassing geoptimaliseerd worden omdat de impedantie van hun belasting vrij goed gekend en beheersbaar is. In deze omstandigheden kan men een enorme verbetering bekomen op het gebied van snelheid en/of stroomverbruik van systemen.

De ruime beschikbaarheid van CMOS chip fabricage bij een redelijke kost en de evolutie van de technologie brengen steeds nieuwe uitdagingen mee voor de analoge ontwerpers.

Onvolkomenheden van zowel de actieve als de passieve componenten (problemen van bv. gelijkloop) beperken de performantie van systemen.
Strategien zoals overbemonstering, "dynamic element matching" of zelf-calibratie laten toe deze performantie drastisch te verbeteren.
Er wordt heel wat wetenschappelijk onderzoek verricht om deze en andere methoden te verfijnen en te combineren om steeds maar nieuwe toepassingen mogelijk te maken.