文章內容
系統方塊圖(System block diagram)
❒ 系統方塊圖(System block diagram)
所有的電子資訊產品一般都有下列幾個部分,分別由功能不同的數位積體電路(Digital IC)、類比積體電路(Analog IC)、混合模式積體電路(Mixed mode IC)組成,另外還會有許多被動元件,例如:電阻、電容、電感等,將這些電子元件同時固定在印刷電路板(PCB)上,就形成一個系統,如<圖一>所示,包括下列每幾個部分:
圖一 電子資訊產品的系統方塊圖。
❒ 數位積體電路(Digital IC)
用來處理數位訊號的積體電路稱為「數位積體電路(Digital IC)」,主要包括:處理器與記憶體,在電子資訊產品中扮演相當重要的角色:
➤處理器(Processor):在電子產品中最重要的處理器稱為「核心晶片(Core chip)」,就好像人類的大腦一樣,是所有控制命令的來源,有些電子產品可能不只一個處理器,但是最重要功能最強的處理器通常只有一個,個人電腦(PC)與筆記型電腦(Laptop)所使用的核心晶片就是中央處理器(CPU);在資訊家電(IA:Information Appliance)產品中的核心晶片又稱為「應用處理器(AP:Application Processor)」,就是用來執行應用程式(APP)的處理器,可以使用微處理器(MPU)、數位訊號處理器(DSP)、微控制器(MCU)。
➤記憶體(Memory):主機板上電的記憶體是指電寫電讀的記憶體,其中揮發性記憶體(Volatile memory)在電源開啟時資料存在,電源關閉則資料立刻流失(資料揮發掉),例如:SRAM、DRAM、SDRAM、DDR-SDRAM等;非揮發性記憶體(Non-volatile memory):電源開啟時資料存在,電源關閉資料仍然可以保留,例如:ROM、P-ROM、EP-ROM、EEP-ROM/OTP-ROM、Flash ROM、FRAM、MRAM、PCRAM等。知識力www.ansforce.com。
❒ 類比積體電路(Analog IC)
用來處理類比訊號的積體電路稱為「類比積體電路(Analog IC)」,主要包括:處理器與記憶體,在電子資訊產品中扮演相當重要的角色:
➤放大器(Amp:Amplifier):放大器可以組成放大電路,用來增強訊號的輸出功率,使微小的輸入訊號(電壓或電流)轉換成較大的輸出訊號(電壓或電流),通常用一個三角形符號來表示,左方為輸入端,右方為輸出端。知識力www.ansforce.com。
➤介面與匯流排(Interface & Bus):要將兩個不同電子設備內的積體電路(IC)連接起來,必須讓兩端經由相同的傳輸介面才能達成,這個傳輸介面稱為「介面(Interface)」或「匯流排(Bus)」,常見的介面與匯流排包括:USB、PCI、SATA、PATA、IDE、ISA、SCSI、AGP、COM等。
➤時脈與計時器(Clock & Timer):「時脈(Clock)」在電子產品內的功能就好像時鐘在我們日常生活所扮演的角色一樣,主要是提供印刷電路板上所有的積體電路進行「對時(Timing)」,這樣才能做為「計時器(Timer)」提供積體電路準確的時間,時脈(Clock)一般都是輸出固定0V(代表0)與1V或其他電壓(代表1)不停變化的週期性電壓,單位是「赫茲(Hz)」,代表「訊號每秒鐘振動的次數」。
➤隔離器(Isolator):在電子產品上常常有不同的電壓,例如:家用交流電是110V或220V的高電壓,但是印刷電路板上的積體電路是12V、5V、3.3V的低電壓,如果直接以印刷電路板上的銅導線連接可能會使高電壓把低電壓的元件打壞,因此兩種不同的電壓必須隔離,除了電氣絕緣,還有驅動電路、開關電路、信號隔離、脈衝放大電路、數位儀錶保護、固態繼電器(SSR:Solid State Relay)等,都會用到隔離器。
➤電源管理(Power management):講到電源管理就必須先了解「電源供應器(PSU:Power Supply Unit)」,所有的電子產品都需要電源才能工作,因此如何管理電源就成為最大的問題,家裡的插座一般是提供110V(伏特)或220V的交流電,但是筆記型電腦的電源孔需要19V的直流電,而主機板上的CPU與DDR可能需要3.3V或1.8V的直流電,如何將110V的交流電轉換成19V、3.3V、1.8V的直流電,是電源管理最重要的工作,而負責轉換電壓的積體電路(IC)泛稱為「電源積體電路(Power IC)」。
❒ 混合模式積體電路(Mixed mode IC)
同時可以處理類比訊號與數位訊號的積體電路(IC)稱為「混合訊號積體電路(Mixed signal IC)」或「混合模式積體電路(Mixed mode IC)」,所謂的「混合」其實就是指具有類比與數位兩種訊號模式混合起來,常見的有下列兩大類:
➤類比數位轉換器(ADC:Analog to Digital Converter):將類比訊號(Analog)轉換成數位訊號(Digital)的積體電路(IC),又稱為「A/D」。電子資訊產品常見的ADC有處理視訊的「視訊解碼器(Video decoder)」可以將類比影像訊號轉換成數位影像訊號再送進處理器進行運算;處理音訊的「音訊解碼器(Audio decoder) 」指可以將類比聲音訊號轉換成數位聲音訊號再送進處理器進行運算。
➤數位類比轉換器(DAC:Digital to Analog Converter):將數位訊號(Digital)轉換成類比訊號(Analog)的積體電路(IC),又稱為「D/A」。電子資訊產品常見的DAC有處理視訊的「視訊編碼器(Video encoder)」可以指將數位影像訊號轉換成類比影像訊號再傳送到外界;處理音訊的「音訊編碼器(Audio encoder)」可以將數位聲音訊號轉換成類比聲音訊號再傳送到外界。知識力www.ansforce.com。
【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀,與產業現狀可能會有差異,若您是這個領域的專家想要提供意見,請自行聯絡作者;若有產業與技術問題請參與社群討論。
【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業,全華圖書公司」。<我要買書>