מדוע מודולים משולבים של Op-Amp חשובים באלקטרוניקה המודרנית

צוותי הנדסה מעצבים מערכות אלקטרוניות קומפקטיות עומדים בפני מתח מתמשך בין גודל, ביצועים ואמינות. כמו מחזורי המוצר הידוק ולוח נדל"ן נדל"ן הופכת יקר יותר, הצורך לפשט שרשראות אות אנלוגיות ללא דיוק מגובש מעולם לא היה גדול יותר. Integrated amplifier תפעולי משולב (op-amp) מודולים נבחרים בקפידה על ידי אריזה מלאה מעגל, כולל מת מדגמי, התנגדות, פיצוי, פיצוי, פיצוי, ולעתים קרובות יותר מאשר ממתחים רפואיים אחרים.

הבנה של מודולים משולבים Op-Amp

(מדגם משולב) מודולים של PEP (Pcc-amp) הוא הרבה יותר מאשר מדגם חשוף בחבילה קטנה.It משלב בדרך כלל את מחזורי הליבה עם רשתות טרום-מטרד, מסלולי משוב פנימיים, ולעתים הגנה קלט או מבנים ESD בתוך דיור אחד - בעיקר מיקרו-אאוט קטן (SOT-23, SC-70), כולל חיישנים ספציפיים סטנדרטיים (F) כולל חיישנים ספציפיים של תאים מתקדמים (כולל מותאמים באופן מיידי)

הבנייה הפנימית של מודולים אלה היא המפתח לביצועיהם. Resistors הם לייזר-מחדש על אותו ימות, הבטחת יחס הדוק התאמה וטמפרטורה מעקב כי רשתות התנגדות דיסקרטיות לא יכולות להתאים מבחינה כלכלית.זה התאמה פנימית ישירות מפרטים כמו יחס דחייה משותף (CMRR) ולהשיג דיוק ללא צורך רכיבים חיצוניים יקרים או לאחר הערכה הדדית.

יתרונות מרכזיים של מודולי Op-Amp משולבים בעיצובים קומפקטיים

מינימום

חיסכון בחלל הוא היתרון הגלוי ביותר.שרשרת מיזוג אותות דיסקרטי טיפוסי דורש דגימה אודג בתוספת ארבעה עד שמונה מתנגדים חיצוניים, decoupling capacitorstors, ואולי גם כ- capacitor פיצוי - כל מי שתופס אזור PCB יקר ערך. An משולב הבדל כמו AD8276 נותן אותות השפעה קריטית של מערכת ההפעלה של ניהול לייזר ו- ECF2, להחליף את ה-LFCFTM, כדי להחליף את ה-ATM ל-APTI באופן ישיר, כלומר, כלומר, כלומר, יכול להיות בעל השפעה חלקית יותר מ-APTSTEROLTMOCRMI פחות יעילה יותר מאשר ל-APTSTEROSTEROSTEROSTEROSTEROSTEROSTEROSTERCRMI.

ייצור ואסיפה

ספירת רכיב הפחתה מספקת חיסכון מורכב על פני קו הייצור.כל אחד מתנגד או capacitor דורש פעולות איסוף ומיקום, מאפה נמכר, זרימה propfiling, ובדיקה אופטית.מודול יחיד מחליף מיקומים רבים, הורדת מספר המפרקים של מניות פנויים - כל נקודה של מחסור פוטנציאלי של קיבולת.

אחריות ביצועית

עיצובים של Discrete תלויים בהתנגדות חיצונית הדוקה ותשומת לב זהירה ל- PCB עקבות parasitics. Integratedמודולים להתגבר על האתגרים הללו באמצעות חיפוי במפעל.Get-settingors הם לייזר מזור ברמת ה-Vate, ואת המעגל כולו נבדק על טמפרטורה כדי להבטיח מפרטים כגון מתח מהפך, CMRR, ולהשיג שגיאות. alithic amplifier יכול להשיג CMR של 0.08 מעלות צלזיוס של ביצועים גבוהים יותר של חיישן סטנדרטיים כגון לחץ חיים.

מורכבות עיצוב מופחתת ומהירות הזמן אל השוק

תכנון מעגל הדגמה דיסקרטי כרוך חישובים עבור רווח, רוחב פס, רעש, יציבות, ולעתים קרובות כמה קטורות אבטיפוס כדי לטפל oscillations או להשיג תגובה צעד היעד. Integrated מודולים מופשטים הרבה של המורכבות הזו.גלי הנתונים שלהם לספק ביצועים מובטחים על טמפרטורה, פריסות מומלצות, ולוחמי יישומים שפועלים נכון על אב הטיפוס הראשון.

תאימות אלקטרומגנטית מוגברת (EMC)

המיניגלגליזציה מפחיתה את אזורי הלולאה, מורידה ישירות את החדירה הפילוסופית ואת הרגישות ל-EMI. Integratedמודולים מיקום מפתח מגבר ורשתות משוב בתוך מאות מיקרונים, מצמצם את ההשפעה האנטנה של עקבות ארוכים.מודולים רבים משתמשים במגינה פנימית או בפיגור חלקי אחר כדי לדכא פליטות נוספות ולשפר את החסינות.

אמינות וארוכותיות

כל מפרק מכר הוא נקודת אמינות פוטנציאלית חלשה. Integratedמודולs להפחית באופן דרסטי ספירת חיבור, שיפור ההתנגדות לטטראט, רכיבה תרמית וזעזוע מכני.אלקטרוניקה לרכב, הפועל מ -40 מעלות צלזיוס ל-125 מעלות צלזיוס, נהנה ממודולים המתאימים ל-AEC-Q100.האפקט ההומוגני של התרחבות בתוך חבילה מונוליטית מפחית את הכשלים הנפוצים בדיסקרטיקה כמודלפקידיות.

הגבלות חמורות ומסחר

גמישות עיצובית

אינטגרציה ללא ספק מנעול פרמטרים מרכזיים.השגת היא בדרך כלל קבועה ערכים סטנדרטיים (1, 10, 100), ופס רוחב פס נקבע על ידי פיצוי פנימי המיועד ליציבות עם טווח מוגבל של עומסים קיבוליביים.אם היישום שלך דורש רווח לא סטנדרטי, מסנן אחר, או מעכבי פלט ספציפיים, המודול עשוי להיות לא קיימא של תוספות חיצוניות כדי לשנות משוב לעתים קרובות degrads דיוק ו CM, כלומר, המטרה של אולטרסאונד, ייתכן כי לפעמים צריך יחידת אינדקס נתונים חלופית.

ביצועים של Ceilings לעומת דיסקטר Components

בעוד מודולים משולבים מצטיינים בביצועים בינוניים, יישומים מאומנים בחלל, הם לעתים קרובות לא יכולים להתאים רכיבים דיסקרטיים היטב בדומיינים ביצועים קיצוניים הרץ. ממריצים אודיו גבוה הדורשים צפיפות מתח מתחת 1 nV / ⁇ ונעלמו של שלב נמוך THD בדרך כלל צריך התאמות יד, אולטרה-נמוך JFET וספק כוח נרחב decoupling - מול כל אחד קטן של תאים, כי הם בדרך כלל צריך נמוך יותר מ- off מ- off ampacti-uptic, כמו גם עלות, כמו גם עלות, עלות, עלות, עלות עלות עלות עלות עלות עלות עלות עלות עלות עלות עלות עלות עלות נמוכה יותר מ-ידי, על ידי רמה נמוכה יותר מ-ידי, עלות גבוהה.

אתגרים ניהוליים

ריכוז מעגלים פעילים והתנגדות דיוק לתוך חבילה 2 מ"מ × 2 מ"מ יוצרת צפיפות גבוהה כוח. כאשר מודול מניע עומס כבד או פועל ליד מתח אספקה מקסימלית, טמפרטורת צומת עולה במהירות. קומפקטית מכשירים לעתים קרובות חסר זרימת אוויר, ואת המודול עשוי להיות סנדוויץ ' בין PCB דחוס וסוללה, יצירת סביבה כמעט-אדיבית.

עלויות ב Scale

מודולים משולבים בדרך כלל לשאת מחירי יחידות גבוהות יותר מאשר סכום של דגימה דיסקרטית ופסיביות. A General-purpose Op-amp ב- SC-70 עלול לעלות $ 015, בתוספת $ 0.105 במתנגדים, הכולל $ 020. aמקבילה מגבר יכול לעלות $ 1.20 או יותר. ב 100,000 יחידות, כי $ 1.00 מתרגם ל-100,000, עם זאת, העלות הכוללת של הבעלות חייבת לקחת בחשבון עבור עלויות נמוכות יותר, לעתים קרובות, ירידה של תקן אבטחה, או פחות, כולל ירידה נמוכה יותר, כולל ירידה ברמת הפחתת עלויות ההתקנה, לעומת זאת, או יותר, כולל ירידה נמוכה יותר.

שרשרת אספקה וסיכון אובססיבי

מודולים משולבים מיוחדים לעתים קרובות יש מקור יחיד, מה שהופך עיצובים פגיעים למחסור בהקצאות מחיר תנודתיות.בניגוד, דגימות סטנדרטיות כמו LM358 זמינים מ ספקים מרובים, הבטחת אספקה חזקה.אם מודול הופסק, העיצוב עשוי לדרוש רזודה יקרה. אסטרטגיות מייגציה כוללות הסכמי אספקה לטווח ארוך או תכנון לוחות עם עקבות אופציונליים עבור חלופות אופציונליות - אבל את החסכונות האחרונים של כמה חסכונות.

בחירת קריטריה עבור עיצובים קומפקטיים

בחירת בין מודול משולב לבין יישום דיסקרטי דורש הערכה של מספר ממדים. השתמש בקריטריונים הבאים כדי להנחות את ההחלטה שלך:

  • (ב) ,0) תקציב שטח: 1.10.10.10.10.10.10.האם המודול מקטין את טביעת הרגל מספיק כדי לעמוד במגבלות מכניות מחמירות?
  • (FLT:0) רווח: 1FLT) Do theמודול מובטח CMRR, רעש, רוחב פס וכוח לעמוד בתנאים הגרועים ביותר של מזוודה עם לפחות 20% שולי?
  • (ב) ,0) חדר ראש: FLT:1ir , האם הפחתת הכוח של המודול תמשיך לרדת בטמפרטורת הצומת מתחת ל-85 מעלות צלזיוס בסביבה הכי קשה?
  • (ב) [ה]העלות הכוללת של הבעלות: 1FLT] בכרכים מוקרן, האם המודול חוסך מספיק באסיפה, מבחן, ואחריות כדי להוריד את מחיר היחידה הגבוה יותר?
  • (ב) האם השרשרת השנייה מקורבת או זמינה עם חלופה?

אסטרטגיות היברידיות הן לעתים קרובות יעילות.שימוש מודולים משולבים עבור ציוני חזית קריטיים גבוהים שבו CMRR והתאמה הם רב-חשיבות, וליישם שלבים פחות תובעניים עם מזהמים סחורות כדי לחסוך בעלויות.לדוגמה, חיישן תעשייתי עלול לשלב חזית משולבת ECG כמו 8233 עבור איתות ביו-כישור ותקן MCP1600 עבור ניטור סוללות.

ניהול אינטגרטיבי מתקדם עבור מודולים משולבים

(הבעיות הארוכותיות קובעות לעתים קרובות את התאמת מודולים אלה מההתחלה: למקסם את אזור נחושת הקשור לחרוץ התרמית; מוצק 1 oz. נחושת לשפוך על שכבות מרובות יכול להפחית ⁇ על ידי 30-50%. השתמש במספר תרמי באמצעות (0.3 מ"מ) תחת החתך החשוף כדי לבצע חום למטוסים פנימיים.

מחקרים: מודולים משולבים בעיצובים אמיתיים

‪ECG Patch‬

סטארט-אפ אלקטרוני פיתח תיקון ECG לשימוש יחיד עבור ניטור לב 72 שעות ביממה.האלקטרוניקה כולה הייתה חייבת להתאים ל- 50 מ"מ גמישה × 30 מ"מ × 30 מ"מ עם סוללה של תא מטבע. על ידי בחירת מודול AFE משולב המשלב מגבר מכשיר, מומנט הימני של כונן, ו- 50bn-outing, הקבוצה הפחיתה את שרשרת האות מ- 22 רכיבים דיסקרטיים ל- 1C ו- 2co- 2K של מחסנים עתידיים, ללא בעיה של 40 שבועות.

חיישן ה-Vbration Node

חברת IoT תעשייתית הייתה זקוקה חיישן רטט קומפקטי, מופעל סוללות עבור תחזוקה חיזוי.שרשרת האות הנדרשת כדי להגביר את ההגברה, פילטר עיגול, וכונן ADC שונה. עיצוב דיסקרטי שנאבק עם CMRR מתחת 70 dB בשל התנגדות שלא היה מתאים על הטמפרטורה.Switch למודול משולב של שדה מבוזר (למשל, AD8276) עם לייזר-resrated ResCMR מתחת ל-R2, לעומת 15% מ"מ"מ"מ"ל, ה-R) היה עדיין לא פחות מ-R.

אלקטרוניקה Detector

יצרן של ציוד בטיחות היה צורך ממשק חיישן גז אלקטרוכימי קומפקטי.החזית האנלוגית דרש מגבר טרנססרמפנס עם זרם הטיה נמוך מאוד של קלט זרם וקצב התייחסות דיוק. An משולב תוכנן במיוחד עבור חיישנים אלקטרוכימיים (למשל, ADuCM355 AFE) שילב את יחידת הסימון של המודולים, ההטיה והאבחון בחבילה יחידה אחת של QFN.

מגמות מתפתחות ו-Outlook

המסלול של מודולים משולבים של ספקטרום אופטי נקודות לעבר רמות גבוהות יותר של מערכת-in-package (SiP) שילוב של מודולים סיליקון חדש מאפשר על שבב לייזר חיתוך עם דיוק 0.01%, יריבות מגבריות כלי יקרות.אריזות בקנה מידה צ'יפ ו-SiSP לעמוד במגבלות ספציפיות של ניהול מחסנית יחיד (Squarelimates) כדי לטשטש את השורה בין ימות למודול, ומאפשרות ישירות על גבי לוחות טביעות תת-מדבקות.

מסקנה

מודולים משולבים של OPD אינם פתרון אוניברסלי, אבל הם מייצגים אחד הכלים היעילים ביותר עבור מהנדסים עיצוב מערכות אלקטרוניות קומפקטיות. היתרונות שלהם - ירידה בחלל רדיקלי, ייצור פשוט, דיוק עקבי ואמינות גבוהה - לעתים קרובות עולה על המגבלות שלהם כאשר היישום דורש טביעת רגל קטנה וביצועים מתון.עם זאת, ההחלטה חייבת להיות מוצפת בהערכה ברורה של מציאות תרמית, פרצות שרשרת האספקה, דרישות טכניות ספציפיות שיכולה להוביל את דרישות מיידיות של פתרון אמיתי של זמן, לא יכול להיות משקף פתרון אמיתי, כלומר, כלומר, כלומר, פתרון יעיל, פתרון אמיתי, פתרון יעיל, פתרון אמיתי, פתרון אמיתי, כלומר, פתרון יעיל של פתרון יעיל של זמן, על ידי אופטימיזציה, על ידי פתרון אמיתי, על ידי פתרון יעיל של פתרון אמיתי, על ידי אופטימיזציה של פתרון אמיתי, על ידי למידה נכונה, על ידי פתרון אמיתי, על ידי פתרון אמיתי, על ידי פתרון יעיל של פתרון יעיל של פתרון יעיל, על ידי פתרון יעיל של פתרון אמיתי, על ידי פתרון אמיתי, על ידי פתרון אמיתי, על ידי למידה נכונה של פתרון יעיל של פתרון אמיתי, על ידי פתרון יעיל של פתרון אמיתי, על ידי אופטימיזציה של פתרון אמיתי, על ידי מתן מענה על ידי מתן מענה נכון של זמן, על ידי פתרון אמיתי, על ידי פתרון אמיתי, על ידי פתרון