ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Amplificatore audio integrato per telefoni cellulari

•
•
A
alexzio

Presentation at "collegio Volta" related to the microelectronics research activity during my Phd at university of Pavia (in italian language)

1 of 23
Download to read offline
Amplificatore audio integrato per telefoni cellulari Dottorato di ricerca in ingegneria microelettronica Coordinatore: Prof. Rinaldo Castello Alex Lollio Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009
Sommario 1. Introduzione ai circuiti integrati i. storia dell'elettronica ii. nascita dei circuiti integrati iii. circuiti integrati moderni iv.mercato dei semiconduttori 2. Scopo dell'attività di ricerca i. dispositivi portatili ii. efficienza nei circuiti integrati iii.efficienza dell'amplificatore in classe G iv.difficoltà incontrate nel progetto 3. Conclusioni Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 2
Nascita dell'elettronica  anno 1906: invenzione della valvola a vuoto ➔  fu usata per le radio, televisori e computer ➔ Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 3
ENIAC, il primo computer elettronico anno 1946 costo $ 486'000 area 180mq peso 30 t 18'000 valvole Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 4
La rivoluzione del transistor anno 1948 Laboratori Bell Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 5
Primo circuito integrato Anno 1966 Motorola 12 transistor 5 resistori Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 6
Microprocessore Intel 4004 Anno 1971 1000 transistori Frequenza: 1 MHz Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 7
Intel Pentium IV Anno 2004 42 milioni di transistori Frequenza: 3 GHz Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 8
Crescita dell'integrazione su silicio K 1 Miliardo di Transistori 1,000,000 100,000 Pentium® 4 Processor Pentium® III Processor 10,000 Pentium® II Processor Pentium® Pro Processor 1,000 Pentium® Processor i486™ Processor i386™ Processor 100 80286 8086 10 Intel 1 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 9
Paragone tra la dimensione di un uomo e di un transistor Un transistore in un chip di 1.5mm di lunghezza è come un uomo in una città di 20km di diametro, per esempio Roma. mm 1.5 Roma 20km Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 10
Paragone tra il cuore di un uomo e il clock di un chip Il segnale di clock di un moderno microprocessore “batte” 3 miliardi di volte per secondo Il cuore di un uomo batte circa una volta per secondo. In 96 anni di vita il cuore di un uomo batte per 3 miliardi di volte. 96 anni per un uomo sono come un secondo per un circuito integrato Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 11
Mercato della microelettronica ➔ Negli ultimi 40 anni il mercato dei  semiconduttori è cresciuto del 15 % ogni anno ➔ Nel 2000 il mercato dei semiconduttori ha  superato 200 miliardi di dollari di fatturato ➔ L'investimento in ricerca e sviluppo è il 15­20%  del fatturato annuo ➔ Il 25­30% è investito per rinnovare gli impianti  produttivi Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 12
Amplificatore audio integrato per telefoni cellulari Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 14
Dispositivi portatili ● incremento nella produzione di dispositivi portatili ● necessità di ridurre la dissipazione di potenza ● studio di nuove soluzioni circuitali ad alta efficienza Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 15
Efficienza potenza assorbita dal carico (altoparlante) PL = Pali potenza assorbita dall'alimentazione =100 % il chip non dissipa potenza (tutta la  potenza assorbita finisce sul carico) 100 % il chip dissipa parte della potenza  che viene trasferita al carico Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 16
Efficienza PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL v ali vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 17
Efficienza (classe G) PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL v ali vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 18
Efficienza (classe G) PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL v ali vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 19
Efficienza (classe G) PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL vL v ali Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 20
Efficienza  singola alimentazione doppia alimentazione vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 21
Efficienza (esempio pratico) Ipotesi: ➔ Volume dell'amplificatore pari a un quinto della  dinamica consentita. ➔ Potenza trasferita al carico pari a 10 mWatt. batterie da 1.5 V da 1000mAh singola alimentazione  circa 9 ore doppia alimentazione circa 18 ore Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 22
Svantaggi della doppia alimentazione ➔  l'area del chip è maggiore ➔  il sistema è molto più complicato ➔ distorsione legata alla  commutazione tra le alimentazioni ➔ sono necessari un numero  maggiore di componenti esterni al  chip Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 23
Conlcusioni ➔ L'attività di ricerca è iniziata a novembre 2007, ed  è previsto un prototipo entro luglio 2009 ➔  Una potenziale applicazione futura  dell'amplificatore in classe G studiato è costituita dai  ricetrasmettitori dei modem ADSL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 24

More Related Content

Amplificatore audio integrato per telefoni cellulari

  • 1. Amplificatore audio integrato per telefoni cellulari Dottorato di ricerca in ingegneria microelettronica Coordinatore: Prof. Rinaldo Castello Alex Lollio Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009
  • 2. Sommario 1. Introduzione ai circuiti integrati i. storia dell'elettronica ii. nascita dei circuiti integrati iii. circuiti integrati moderni iv.mercato dei semiconduttori 2. Scopo dell'attività di ricerca i. dispositivi portatili ii. efficienza nei circuiti integrati iii.efficienza dell'amplificatore in classe G iv.difficoltà incontrate nel progetto 3. Conclusioni Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 2
  • 4. ENIAC, il primo computer elettronico anno 1946 costo $ 486'000 area 180mq peso 30 t 18'000 valvole Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 4
  • 5. La rivoluzione del transistor anno 1948 Laboratori Bell Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 5
  • 6. Primo circuito integrato Anno 1966 Motorola 12 transistor 5 resistori Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 6
  • 7. Microprocessore Intel 4004 Anno 1971 1000 transistori Frequenza: 1 MHz Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 7
  • 8. Intel Pentium IV Anno 2004 42 milioni di transistori Frequenza: 3 GHz Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 8
  • 9. Crescita dell'integrazione su silicio K 1 Miliardo di Transistori 1,000,000 100,000 Pentium® 4 Processor Pentium® III Processor 10,000 Pentium® II Processor Pentium® Pro Processor 1,000 Pentium® Processor i486™ Processor i386™ Processor 100 80286 8086 10 Intel 1 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 9
  • 10. Paragone tra la dimensione di un uomo e di un transistor Un transistore in un chip di 1.5mm di lunghezza è come un uomo in una città di 20km di diametro, per esempio Roma. mm 1.5 Roma 20km Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 10
  • 11. Paragone tra il cuore di un uomo e il clock di un chip Il segnale di clock di un moderno microprocessore “batte” 3 miliardi di volte per secondo Il cuore di un uomo batte circa una volta per secondo. In 96 anni di vita il cuore di un uomo batte per 3 miliardi di volte. 96 anni per un uomo sono come un secondo per un circuito integrato Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 11
  • 12. Mercato della microelettronica ➔ Negli ultimi 40 anni il mercato dei  semiconduttori è cresciuto del 15 % ogni anno ➔ Nel 2000 il mercato dei semiconduttori ha  superato 200 miliardi di dollari di fatturato ➔ L'investimento in ricerca e sviluppo è il 15­20%  del fatturato annuo ➔ Il 25­30% è investito per rinnovare gli impianti  produttivi Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 12
  • 13. Amplificatore audio integrato per telefoni cellulari Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 14
  • 14. Dispositivi portatili ● incremento nella produzione di dispositivi portatili ● necessità di ridurre la dissipazione di potenza ● studio di nuove soluzioni circuitali ad alta efficienza Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 15
  • 15. Efficienza potenza assorbita dal carico (altoparlante) PL = Pali potenza assorbita dall'alimentazione =100 % il chip non dissipa potenza (tutta la  potenza assorbita finisce sul carico) 100 % il chip dissipa parte della potenza  che viene trasferita al carico Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 16
  • 16. Efficienza PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL v ali vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 17
  • 17. Efficienza (classe G) PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL v ali vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 18
  • 18. Efficienza (classe G) PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL v ali vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 19
  • 19. Efficienza (classe G) PL v L⋅i L = = P ali v ali⋅i ali i ali iL vL v ali Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 20
  • 20. Efficienza  singola alimentazione doppia alimentazione vL Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 21
  • 21. Efficienza (esempio pratico) Ipotesi: ➔ Volume dell'amplificatore pari a un quinto della  dinamica consentita. ➔ Potenza trasferita al carico pari a 10 mWatt. batterie da 1.5 V da 1000mAh singola alimentazione  circa 9 ore doppia alimentazione circa 18 ore Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 22
  • 22. Svantaggi della doppia alimentazione ➔  l'area del chip è maggiore ➔  il sistema è molto più complicato ➔ distorsione legata alla  commutazione tra le alimentazioni ➔ sono necessari un numero  maggiore di componenti esterni al  chip Collegio A. Volta     Seminari Interni A.A.2008­2009 23