The Fundamental Divide: Bipolar vs. CMOS in Op-Amp Design

وتشكل المضخمات التشغيلية العمود الفقري لتجهيز الإشارات المشابهة، وتظهر في دوائر تتراوح بين معدات القياس الدقيق ووصلات الاتصالات العالية السرعة، ويسمح الاختيار بين عمليات الاختلاط الثنائي وشبه الموصلات التي تستخدمها اللجنة بأن يتجاوز كثيراً مقارنة بين البيانات العرضية، ويحدد هذا التحليل الاختلاط في المدخلات، وخصائص الضوضاء، وتشويه السلطة، والسلوك العام للدائرة في ظل ظروف واقعية.

(العلاقة بين (بي جي تي) و(موزيت هيو) موثقة جيداً لكن الآثار العملية لتصميم الدائرة تتجاوز المعايير الأساسية مثل التحيز الحالي أو الترددي (LT)

كيف أن (ديفيس فيزياء) (تشاب) (مبلدر بيهافيور)

Bipolar Junction Transistors: High Transconductance and Its Consequences

ويستخدم المضخمات العاملة من طراز Bipolar مترجمين من الشبكة الوطنية ومترجمين من الشرطة الوطنية مرتبين في أزواج مدخلات متمايزة، يتبعهم عادة مرحلة ثانية من مراحل الإنتاج من الدرجة الأولى، حيث أن ارتفاع مدخلات هذه الشبكة إلى ارتفاع معدل الموصلات، حيث يبلغ 40 ميليسياً من المحركات ذات المصدر المصغر لكل ملليمتر من الموصلات الحالية، مما يؤدي إلى زيادة الدقة في المحطة النهائية.

Temperature sensitivity represents a notable weakness for bipolar designs. The base-emitter voltage (V]]BE) decreases by roughly 2 mV per degree Celsius, and while monolithic process matching reducescles

CMOS: Insulated Gates and the Quest for Low Power

AtMOS operational amplifiers leverage the insulated gate structure of MOSFETs to achieve input impedances exceeding 1012 der with virtually zero DC input current. This characteristic proves transformative for circuits where source resistance is high or where the amplifier must not load the signal source.

إنّه يُعتبر أقل تقديراً في تصميمات الـ"سي إم إس" و "إسطوانة "البوابة إلى القناة" تُضيف إلى التصفيق الطفيليّ في مدخل المُدخل، و عندما يُقترن بمقاومة المصدر الكبير، يُحدث هذا العمود الذي قد يسبب التذبذب أو الإرتفاع في شكليات مُغلقة

تحليل الأداء من الرئيس إلى الرئيس

Input Bias Current and Impedance

و في حالة التحيز في المدخلات بين هاتين التقنيتين، فإن وجود مدخل ثنائي القطب في شكل مدخلات من قبيل المادة 741 من القانون النموذجي، يُظهر تحيزاً نموذجياً يبلغ 80 درجة مئوية، بينما تُستخدم في شكل ثنائي القطب مثل مبيدات الآفات (Pop07) في إطار درجة حرارة أقل من 10 درجات حرارية.

ويؤثر الإفتراض على سلوك الدوائر بطرق مختلفة لكل تكنولوجيا، إذ إن وجود مقاومة محدودة للمدخلات ذات القطبين من طراز " أو " 2 كيلو متراً " إلى 20 ميلاً من أجل زيادة المدخلات، مما يقلل من الكسب، ويحدث خطأ في سعة الأسهم، أما بالنسبة للمصدر الذي يُعد 100 كيلو متراً مع وجود مقاومة مزدوجة في استخدام أجهزة التصوير المقطع، فتتمثل في الخطأ في إحداث الاحتراق.

الأداء في جميع أنحاء المصل الترددي

Noise analysis must consider both voltage and current noise spectral dens over the frequency range of interest. Bipolar amplifiers feature low voltage noise —typically 0.9 to 4 nV/Hz-because base resistance is minimized through large-geometry transistors and shot noise scales with collector current. The current noise, however, follows the relationship

وتظهر أجهزة الاستنشاق التابعة للدائرة ضوضاء عالية في الفولط ولكن ضوضاء لا تذكر في الوقت الراهن، فبالنسبة لضخ مصدر من طراز MMO، ينتج عن زورق فيضد من طراز CMOS ضوضاء تبلغ 10 nV/Hz voltage و1FHz من الضوضاء الحالية التي تصدر عن دائرة تكنولوجيا الترددات العالية، يُنتج عنها ضوضاء ذات تردد مزدوج يبلغ طولها 1 في المائة في الشهرة/ه.

ويختلف سلوك الضوضاء المتدفقة اختلافا كبيرا بين هاتين التقنيتين، ففي مترجمين ثنائيي القطب، ينشأ الضوضاء ١/و أساسا من التقلبات في تيار القاعدة بسبب إعادة التكتل السطحي، حيث تقطع الترددات في الزوايا بضع مئات من الهرتز في الأجزاء القياسية وأقل من ١٠ هرتز في أجهزة صوتية، وفي نظام الرصد المركزي، تنشأ الضوضاء من تقلبات الترددات في القنوات وشراك التواصف، وكثيرا ما تكون الترددات في نطاق الناتج)١(.

Bandwidth, Gain-Bandwidth Product, and Slew Rate

وبالنسبة لجيل عملية معين، يحقق المضخات الثنائية القطب ناتجاً أعلى من رباعي الكسب لكل وحدة من وحدات التحيز الحالية بسبب ارتفاع )(g)(m) ) .

معدل الذروة مُحدد بنتيجة تخلف مرحلة المُدخلات الحالي وتعويضات الأكفاء، في كلتا التقنيتين، زيادة معدل التحيزات يُحسن معدلاً مُتذباً، لأنّه غالباً ما يكون لديه معدل أعلى من المُنتجات، يمكن تصميمه بمُحدّد أقل لتعويضات عن الـ (جي بي دبليو) مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات الارتفاع في معدل الـ5000 ميكروغرام

استهلاك الطاقة وكفاءة التجارة

CMOS op-amps are inherently power-efficient because MOS transistation with extremely low drain current current current timents and making them ideal for always-on sensor monitoring applications. Bipolar m5

التسلسل والتخزين

وينشأ التشويه التناسقي الكلي من عدم وجود خطوط في وظيفة النقل، ويستفيد المضخمون الثنائيون من السمات المتأصلة في الأزواج المتمايزة للشركة على نطاق محدود من المدخلات، إلى جانب ارتفاع المكاسب المفتوحة، وينشأ التشوه السائد في عملية ثنائية القطب مصممة تصميما سليما من مرحلة الإنتاج عندما تقترب من قيم الإمداد الروتينية التي تقل عن 0.000 دولار.

وتعاني عمليات التشغيل التي تقوم بها المنظمة من التشويه بسبب خصائص القانون المربع، التي تستحدث تناسقاً من الدرجة الثالثة حتى على مستويات معتدلة من الإشارات، وفي إطار ثنائي مبسط من نظام الرصد والمراقبة، فإن عدم الترسيم أسوأ من تطبيقات الاختبار الثنائي القطب، ولتعويضها، كثيرا ما تستخدم أجهزة الاستنشاق التابعة للدائرة تقنيات مثل توليد المصادر، أو أجهزة نقل متعددة اللغات تستخدم في شكل ثلاثي من نواتج المنظمة.

درجة الحرارة والقابلية للاختراق

إن الانجراف في الجرعة فوق درجة الحرارة هو مقاس حرج لنظم الدقة، إذ أن مضخمات الأقطاب تُظهر معامل درجة حرارة من الفولط المقابل عادة بين 1 و5 ميكروفون/س، وإن كانت أجزاء الدقة التي تحتوي على مسخ حرارة على مقياس حرارة حرارة يمكن أن تحقق 0.1 ميكروغرام/س.

إرشادات الاختيار السريع

الأدوات الطبية: الجماعة الأوروبية ومجموعة EEG Front-Ends

ويمكن أن تكون الإشارات ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي، والتصوير الإلكتروني، والإشارة إلى الصبغة الكهرومغناطيسية، والإشارة إلى الصبغة الكهربية، والفوائد العالية التي تُستخدم في إنتاج الطاقة، والفوائد ذات القدرة العالية، والضغط التراكمية، والضغط المنخفض، والضغط المزود بأجهزة التفكك المتحركة، مثل أجهزة الاستنشاق من طراز ADS1292R.

حساس السيارات

وتحتاج البيئات الحساسة للآفات إلى عملية واسعة النطاق لدرجات الحرارة تتراوح بين 40 و125 درجة مئوية، ومقاومة التدخل الكهرومغناطيسي، وغالبا ما تكون عملياتها ذات الدفع الواحد بالاستشعار الأرضي، وتتجاوز عمليات تشغيل أجهزة الاستشعار ذات العجلات السككك الحديدية والناتج خيارات طبيعية لرصد أجهزة الاستشعار للضغط، ومجسات درجة الحرارة مثل أجهزة الحرق وأجهزة الاستشعار ذات الارتفاع، ومجسدات الأكسجين.

نظم الصوت: سائقو الهواتف المحمولة وأجهزة تشغيل محمولة

وفي حالة استخدام البطاريات المحمولة، فإن زيادة حجمها إلى أقصى حد، مع توفير ما يكفي من المضخات من حيث إنتاجها إلى أجهزة التليفونات - أقل من 32 جهازاً من طراز CMOS - 300 جهاز تصميم منضدي، يقدم مصمماً من طراز BMOS إلى العمليات الجاهزة، ورقماً من طراز LMH6643 هو جهاز لاستيعاب CMOS الذي يمكن أن يقدم 100 متر مربع من أجهزة الترس ذات المقياس للصوت المضغوط بالسك الحديدية إلى جانب أجهزة التراب - 2.

المتعهدون للاتصالات والبيانات السريعون

أما محركات البرمجيات ذات السرعة العالية التي يتم إدماجها في 100 ميغاهيرتز وما فوقها فتتطلب أداء مشوه استثنائياً ووقت تسوية سريعة، وقد أصبحت عمليات سيغي بي سيسو هي المعيار الذي يُستند إليه في هذا المجال، حيث تُجمع بين أجهزة التبريد ذات التردد العالي والثنائية الفوقية في مسار التناظر مع أجهزة كثيفة من أجل معايرة الرقم والسيطرة عليه.

A Systematic Approach to Op-Amp Selection

وتكفل منهجية منظمة عدم إغفال البارامترات الحرجة، وتساعد هذه الخطوات على تضييق نطاق اختيار العملية وتحديد جزء محدد يفي بمتطلبات التطبيق.

  1. (ب) أن تُقيّم المصدر الذي يُحتمل أن يُسدّد في تردد الإشارة، وبالنسبة للاحتمالات التي تتجاوز 100 كيلو متر، تُعطي الأولوية لأجهزة الرصد والمراقبة أو عمليات تصنيع المركبات، وبالنسبة للتجاوزات التي تقل عن 1 كيلو متر، فإن أجهزة الاستنشاق الثنائية القطب تصدر ضوضاء أقل.
  2. Set the Accuracy requirements:] Determine acceptable comptage, drift over temperature, and gain error. For drift below 1 chlorV/°C, consider helicoptersstaper-stabilized CMOS autozero amplifiers. For compensate below 100 kiV without calibration, precision bipolar parts are suitable.
  3. Calculate the Noise Budget: Allocate contributions from source resistance and amplifier noise. Use the minimum and maximum values for voltage and current noise denset from the dataplifiers, compute e[FLT:]
  4. Estimate Required Bandwidth:] Multiply the highest frequency of interest by the closed-loop gain. Select an amplifier with a gain-bandwidth product at least 10 times that product for good phase margin. If the required GBW exceeds 50 MHz and power is constrained, bipolar or BiCMOS.
  5. (ه) اعتبار الحد الأقصى المسموح به للمحطة الواحدة والزلاجة المطلوبة من العرض بالنسبة للنظم الوحيدة الدفع العاملة فوق الخامسة أو التي تتطلب تقلباً كاملاً للسكك الحديدية، فإن النظام المركزي لسواتل الملاحة ذات الإنتاج السكك الحديدية منفعة بالنسبة للنظم المزدوجة العرض التي تبلغ مساحتها 15 V، والتي تقدم أكبر من ذلك.
  6. Examine Output Drive: ] If the amplifier must drive a low-impedance load below 100 / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /
  7. (ب) النظر في مدى الحرارة، وتيار تسرب ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وحيز اللوحات المتاح، وبالنسبة لعملية التدرج العالي الحرارة التي تتجاوز 125 درجة مئوية، تميل أجهزة الإبلاد الثنائية القطب إلى أن تشهد تدهوراً أقل في الأداء من دائرة الرصد والمراقبة، لأن تسرب بوابة CMOS يزيد بدرجة كبيرة مع درجة الحرارة.

تقنيات العيون لـ (بيبولار) و(سي إم إس)

وتستدعي الاختلافات الخفية بين هياكل مدخلات ثنائي القطب والجهاز المركزي للرصد الانتباه أثناء تصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، إذ أن مدخلات النظام التجاري العالمي للسواتل تنطوي على احتمال كبير، مما يجعلها عرضة للتلوث والرطوبة في سطح السفينة، كما أن حلقة حراسة تحركها حاجز منخفض السرعة في نفس الموقع الذي يمكن أن تعوض فيه المدخلات أن تقلل من التسرب الذي ينجم عن أوامر الحجم.

لكن الآليات تختلف، فعمليات (الوحدة) غالباً ما تكون لها هامش أقل عندما تقود التحميلات الأصفر لأنّ إنتاجية النوافذ المفتوحة عالية، وإضافة مقاوم صغير، يتراوح عادة بين 10 و50، في سلسلة مع الناتج قبل أن يعزل المضخم

ويكتسي الفصل أهمية مماثلة بالنسبة لكلا هاتين التقنيتين، إذ أن استخدام 0.1 ميكروفلوريك من أجهزة التصاميم المخية التي توضع في 2 ملم من كل قرص إمدادي، بالإضافة إلى 10 مكثف كهربائي ميكروفون بالقرب من هذه المنطقة، وبالنسبة للتصميمات السريعة جدا، يمكن أن تعزل أجهزة الاستشعار بالجملة في سلسلة خطوط الإمداد المضخم من الضوضاء، ويمكن أن تؤدي الاتصالات الأرضية غير السليمة إلى تذبذبذبذبات.

The Convergence: BiCMOS and Emerging Technologies

والفصل بين القطبين ونظام الرصد والمراقبة البحرية غير واضح بفضل تكنولوجيات العمليات المتقدمة، ويتيح سيغي بي سي إموس للمصممين وضع مرحلة منخفضة من التنويم، ومدخلات ثنائية القطبية عالية السرعة، إلى جانب منطق الكم الهائل من المواد الكيميائية في مجالات المعايرة، والتلصص، والاتصالات، وتحتفظ الشركات مثل أجهزة التجميل وأدوات تكساس الآن بأجهزة مكبرة للصوت تعمل على إحداث تغيير في إنتاج CMOS.

وثمة اتجاه ملحوظ آخر يتمثل في ظهور مضخمات متمايزة تماما تستخدم كلا من الشبكة الوطنية ومترجمي الأقطاب ثنائيي الشرطة الوطنية في تشكيلة من السحب من أجل تحقيق نواتج من السكك الحديدية إلى السكك الحديدية مع تشويه منخفض، وهي تستخدم بشكل متزايد في مراحل عالية السرعة من سرعة عملية التصاميم، ويجري في جانب اللجنة إدماج خوارزميات التعلم العميق في مقاييس متماثلة للتعويض بصورة تلقائية عن المكسب.

في المستقبل القريب، مواد واسعة النطاق مثل (غا إن) ليست جاهزة بعد لعمليات تشغيل صغيرة بسبب تيار التسرب العالي وعدم استقرار الحد الأقصى للفولط، لكن البحث الجاري في تكنولوجيا (غا إن أو سي) قد يؤدي إلى عمليات ذات درجة عالية من الحرارة مناسبة لتطبيقات السيارات والفضاء الجوي، والآن، يبقى الاختيار العملي بين البنفسجية و(كوموز)

الأفكار النهائية

فعمليات الأقطاب والأعمدة الاصطناعية تؤدي أدواراً تكميلية في مجموعة أدوات المصممين المصممين المصممين، وتُستخدم تكنولوجيا الأقطاب القارئة حيث تكون الضوضاء البيضاء المنخفضة، والعرض السريع، والسريان تحت حمولات ثقيلة، وتهيمن تكنولوجيا الأشعة السينية على أن تكون نسبة الإدخال عالية للغاية، ويجب التقليل إلى أدنى حد من استهلاك الطاقة، والإدماج في الضوضاء الرقمية.

وللحصول على مزيد من القراءة، يرجى الرجوع إلى الموارد الموثوقة التالية: