שם הספר בלועזית: Surface-Hard Operational Amplifiers

מגבר PCB תפעולי (op-amp) נשאר גוש הבניין הבסיסי של עיבוד אותות אנלוגיים, המספק הדגימה שונה במגין גבוהה.בצורה המוקפת על פני השטח שלה (SMD), סיליקון מת מנספח למסגרת מובילה והוא מחלחל בדחיסות פלסטיק או קרמיקה עם מסופים שיושבים נגד לוח המעגל המודפס (PCB). זה מנוגד באופן חד משמעי עם חבילות דואליות (IP) אשר דורשות ישירות על פני השטח של מדגמים קצרים, אשר מציעים ישירות על פני השטח של מעגל חסר תקדים, אשר מופעלים (D) ו-מסלולאריים).

מגוון חבילות SMD אגד מכסה ספקטרום רחב.מגבר יחיד מופיעים בדרך כלל ב SOT-23 (לדוגמה, OPA333), SC-70, וחבילות MSOP. Quad תצלומים מתאימים לחבילות TSSOP או QFN. את הסימון של miniaturation מגיע מחבילות בגודל שבב ברמה גבוהה (WLCSP), אשר מסגרת להוביל ולהפחית את נפח פיזי על ידי קיבולת גבוהה ל קיבולת של 8 קיבולת גבוהה של קיבולת של DLTi- 10.

תהליכי ייצור למחצה מודרניים מאפשרים כעת פרמטרים ביצועים אנלוגיים שפעם שמורים לדיוק באמצעות חלקי חור כדי להיות מושג בדגמי SMD זעירים. Input offset as a Few microvolts, קלט מסילות רכבת ומופע פלט, ומוצרים מצטברים מעל 100 MHz נפוצים בחבילות קטנות יותר מאשר גרגר של אורז.זה מתכנס של ביצועים מיניים קיצוניים ו-MD עשה כמעט שליטה אלקטרונית עבור כל ⁇ ds כמעט כל עיצוב תעשייתי חדש.

יתרונות מרכזיים בעיצובים קומפקטיים

מרחב והפחתה במשקל

היתרון המיידי ביותר של SMD Op-amps הוא החיסכון של נדל"ן לוח.חבילה אחת SOT-23 תופסת כ 6.9 מ"מ2, בעוד ש- 8-pin DIP יכול לדרוש מעל 80 מ"מ כאשר כולל באמצעות כריתת חור ושטחי שמירה על שלבים של גל נמכר.8 ליטר, מכשירי D2, שמיעה, או מכשירים רפואיים מושתלים, שבו כל חומר מ"ר, מאפשר הבדל ישיר של תאים קטנים יותר, כולל פילטרים, כולל מחסנים, לדוגמה, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים של 2, כולל מחסנים, כולל מחסנים של 2, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל פילטרים מרובים -2, לדוגמה, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים של 2, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים, כולל מחסנים של 2, כולל מחסנים, כולל פילטרים מרובים -2, כולל מחסנים, כולל מחסנים

רכיבים בעלי פני השטח שוקלים חלק מהמקבילות שלהם דרך הפה. A טיפוסי SOT-23 או דגימה שוקל פחות מ 10 מ"ג, בעוד שמקביל DIP-8 יכול לשקול כמה מאות מיליגרם. עבור ציוד נייד והחזקת יד, אפילו חיסכון במשקל קטן מצטבר על פני עשרות מכשירים על PCB, לתרום לאור המוצר הכולל ושיפור נוחות המשתמש.

ביצועים גבוהים ו- AC

פדגוגיה פרדוקסטית ו- capacitance מעכבים עיצוב אנלוגי מהיר.באמצעות חלקי חור מציגים מוביל ארוך ודרכים שפועלות כאנטנות זעירות ועיגולים חוזרים.משטח-מדגמי RF, עם אורך מינימלי ומבנה נמוך פרופיל, להפחית באופן דרסטי את ה- DTS-F-upates-Stepates-upates-pates-upate ב-Stepreceprecepine-up-F-F-up-up-up-up-up-up-uptes-Ste Pro-Stepine-Stepine-Stepine-F-F-F-F-F-uptexitate, כך שפחות מ-Fact-Fact-F-Rate Provetexitate Provetexitate Provetexitate טכניקות ® יש פחות מ-F-F-F-F-F-Fact-F-Fact-Fact-Factive-Factives-Factate-F-R.

כוח ועוצמה

חבילות מעוקלות לעתים קרובות משלבות כריות תרמיות חשוף או טכניקות קישור ישיר כדי לבצע חום ביעילות לתוך PCB. A תוכנן בקפידה יבש עם שפך נחושת ופסיבי תרמי לשמור טמפרטורות צומת היטב בתוך גבולות בטוחים אפילו בתצורה רגישה כוח. מודרני SMD אמפים עם מחסנים CV גבוהים רק תחת 1 מיקרוA אור נוסף העומס התרמי, וכאשר בשילוב עם כוח-מחץ, הם מאפשרים נפח חיוני עבור חיישן אוויריטיסה יעילה עבור נפח מים זעירה.

ייצור ועלויות

ההרכבה של SMD Op-amps היא מאוד אוטומציה. מכונות Pick-and-place יכול למקם אלפי רכיבים לשעה עם דיוק תת-50-מיקרון. Reflow הנמכר בתנור מבוקר מבטיח איכות משותפת עקבית, בעוד גל דרך חור נמכר מציג מתח תרמי נוסף ודורש אזורי חתך גדולים יותר.SMD להפחית עלויות עבודה, פגום נמוך יותר, ותמיכה בייצור המוני של מכשירים קומפקטיים עם יעילות הדוקה זהה באופן ישיר עלות של שעות ביממה.

אמינות של קשרים בעלי פני השטח מוגברת על ידי חיסול של חורים דרך-חור, אשר יכול לסבול מחבית סדק תחת רטט או רכיבה תרמיים. משותף SMD באיכות גבוהה, שנוצר עם כריה נאותה ועיצוב stencil, מציג חזק מכני מעולה פילד כישלונ נתונים של DPD ותעשיות רפואיות להראות כי עיבוד כראוי SMD לעמוד או עודף של דרך חור, לעתים קרובות פחות קידוד אווירי, עם כלי פעולה זהה חייב להיות זהיר.

אתגרים ושיקולים

מחסור במכירה ובהתבוננות

הגודל הקטן של SMD Op-amps עושה איסוף ידני ובדיקה קשה.חבילות QFN יכול להסתיר מפרקי מכר עניים תחת הרכיב, הדורש בדיקת רנטגן עבור אימות.מהנדסים חייב להשקיע בציוד תקין - תחנות עבודה אוויר חם, תחנות רכבת חם, מכרה פסים, ומיקרוסקופי בדיקה - כדי להבטיח התאספות אמינה.

גבולות ניהול הרחם

ניהול תרמי יכול להיות מסובך עבור הדגימות בעוצמה גבוהה בחבילות זעירות.ללא דרך תרמית נאותה וזרימת נחושת, טמפרטורות צומת עשוי לעלות על גבולות, במיוחד במכשירים סגורים עם זרימת אוויר ירודה. מעצבים חייבים לחשב פירוק חשמל ולהבטיח כיור חום הולם דרך PCB.עבור חבילות חשופים עם כריות, מריצה של תרמיים דרך מטוסים פנימיים הוא חיוני.

בעיות אמינות וזמינות

כמה חבילות קטנות אולטרה סגול, כגון WLCSP, יש לי התנגשויות מכר שברירי שיכולים סדק תחת לחץ מכני, מה שהופך אותם בלתי מתאימים יישומים עם רטט גבוה או תכופים לוח גמישים. זמינות משלימה יכול גם להיות בעייתי: בעוד דגימת סחורות הם מלאי נרחב, חלקים מיוחדים חבילות נישה עשויים להיות פעמים ארוכות להוביל. מהנדסים צריך תמיד לאמת אפשרויות קוד שני ורמות מלאי לפני ביצוע אקזוטיות, בנוסף לחבילות קטנות (L).

יישומים נרחבים

מוצרי אלקטרוניקה

סמארטפונים, טאבלטים, ואוזני אוזניים אלחוטיים אמיתיים מסתמכים על חבילות SMD ⁇ עבור מיקרופון preamplification, אודיו Codec buffering, ו- haptic נהיגה Sense מעגלים. Ultra-compact WLC (לעתים קרובות 0.8 מ"מ × 0.8 מ"מ או קטן יותר) מתאימים ל- 1.0 קומפקטיות , מולטי-tra-tra-V פתורות עם סטים לאחור על ידי סגסוגת של × 1080xtra-xtra-xtra-a-xtra-xtra-a-x2 (R) משלבת ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בריאות ובריאות

צגים לביים מותאמים, חייג גלוקוז רצופים, ו stethoscopes דורשים ממדים מיקרוסקופיים ואמינות קיצונית. על פני השטח עם סחף אולטרה-נמוך ודחייה נפוצה גבוהה דחייה להגביר את החתימות הביולוגיות בנוכחות רעש שרירים ואלקטרודה מלמטה רק .בכלי אבחון ניידים, השילוב של SMD-amps, SMDation מכשיר amplating amm ו-Ax2G ממולת של 2 מולקולה מלאה של מכשירים ⁇ .

ציוד לבוש וכושר

צגים אופטיים לב-rate, חיישנים SpO2, ו- IMUs מעקב אחר IMU תלויים אותות אנלוגיים מותנים. מזהמים מעוקלים, משמשים כמגברי טרנססרפרס עבור photodiodes ולספק את המסנן הדרוש כדי לחלץ גלפורים מסימנים פוטו-פלמוגרפיה רועשת (לעתים קרובות מתחת 10 μA לערוץ) עם מרווחי אנרגיה חכמים מ-1.5V2 מ-1.5x1 מ-1.5 מ-A ל-1.5 מ-1.5 מ-R.

תעשייה ורכב

ציוד אוטומציה במפעל ומקבץ חיישן רכב דורשים דגימת עיניים הפועלות על טווחי טמפרטורה רחבים (- 40 ° C ל +125 ° C או מעבר) תוך דחיית התערבות נפוצה גבוהה של SMD הדגמה מוסמך לתקני AEC-Q100 נפוצים, ארוזים במודולים SOPA-C, TSSOP, או DFN עם פילטר משולב של EMIing אלה מסימנים של לחץ, thermoCRM-R, ו-RIC-R.

אודיו ותקשורת

מכשירי שמיעה, מקליטי אודיו ניידים, ו- קומפקטיים משתמשים ב-SMD Op-amps עבור הגדלת הפחתת השפע בחלל מוגבל מאוד. ביצועים גבוהים SMD-SMD-amps בחבילות כמו MSOP-8 או DFN-8 יכול להשיג נתונים עיוות הרמוניים מוחלט מתחת ל-0.000%, יריב עיצובי דיסקרטי.

בחירת ה-SMD Op-Amp

מטריה חשמלית

בחירת הדג הנכון SMD דורש הערכה של כמה פרמטרים מעבר לגודל החבילה.התחל עם אספקת החשמל: הדגה חייב לפעול מן הרכבת הרץ, בדרך כלל 1.8 V או 3.3 V במכשירים מופעלים סוללות, עם quiescent הנוכחי ככל האפשר כדי להאריך את חיי הסוללה. עבור המדידות דיוק DC, מתח הפחתה קלט וטמפרטורת שלה הם קריטי - מגברי רוחב פס עשוי צריך 0.00 / C לפחות קיבולת נמוכה יותר קיבולת נמוכה.

היכולת של כונן Output היא לעתים קרובות להתעלם: הדגה חייב לנהוג את ה- ADC קלט יבול ללא oscillation, במיוחד כאשר ADC הוא במצב המסלול. Rail-to-rail קלט ותהליכי הפלט למקסם את הטווח הדינמי באספקת מזון נמוך, ו- EMIering הוא חשוב בהגדרות רכב ותעשייתיות. יצרנים רבים מספקים כלי חיפוש מטבוליים, כגון LTF:0Alogating מכשירים תפעוליים, אשר מאפשר אספקת רוחב פסטורף, אשר מאפשר אספקת רוחב פסטורף ו-פרזה.

חבילה בחירת

פרטים מכניים החבילה חומר: חבילות QFN ללא עופרת מציעים אינדוקציה נמוכה אבל קשה יותר לבדוק; חלקים מובילים גורים (SOT-23, SOIC) להקל על בדיקת מכר חזותי בגודל של כריית תרמית, ספירה, וזמינות של גרסאות כפולות או quad להשפיע על צפיפות PCB פיזור, חבילות גדולות יותר כמו הקלה על ידי SOIC-8, בעוד ייצור, הקטן ביותר האפשרי חיסכון ולוודא לחות תמיד.

גורמים סביבתיים

טווח טמפרטורה, סובלנות רטט, וציפייה לחבילת מדריך החיים.רכב ויישומים תעשייתיים לעתים קרובות דורשים חלקים מוסמכים (AEC-Q100) עם חיים מורחבים.עבור עיצובים בעלי אחריות גבוהה, לשקול חבילות עם יכולות רכיבה תרמיות מוגברת וגיאומטריה משותפת מכרה חזק יותר. כמה חבילות קטנות אולטרה-קט כמו WLCSP הן הטובות ביותר לסביבות עם מתח מכני מינימלי.

המונחים: ccout Best Practices for SMD Op-Amps

הביצועים המתקבלים מ-A-Fed-Fed-amp ניתן בקלות לספוג על ידי פריסה גרועה.כמה קווים מנחים קריטיים עוזרים לשמר את שלמות האות:

  • (FLT:0) אזור לולאה:FLT:1hil נתיב קלט קרוב יחד, עם מטוס קרקע מוצק ישירות מתחת לצמצום ההפיכה המגנטית. שמור את נתיב משוב קצר ככל הניתן פיזית - באופן אידיאלי, את משוב התנגדות ו capacitor צריך להיות ממוקם בתוך 2 מ"מ של ערכת הקלט.
  • (FLT:0) ⁇ כוח קרמיקה נכונה: ⁇ F:1 ; Place low-ESR קרמיקה capacitors (בדרך כלל 0.1 μF ו 10 μF) בתוך 1–2 מ"מ של כל סיכה אספקה.חבר את הקבלן הקטן ישירות ל pin ואת הקרקע באמצעות ניכוי נמוך באמצעות אספקה כוח, להשתמש באמצעות בנפרד עבור כל קיבול משותף למזער.
  • (FLT:0) ⁇ אנלוגיה ודיגיטלית: FIRLT:1) השתמש בקרקע כוכב חד-פעמי או מטוס קרקע מופץ בקפידה כדי למנוע החלפת רעש דיגיטלי מזיהום ההתייחסות האנלוגית הרגישה.
  • (FLT:0Guard High-impedance nodes:cioFLT:1) עבור דגימה עם זרם הטיה נמוך מאוד (למשל, מתחת 10 pA), טבעת שמירה המונעת על ידי מתח נמוך-אימפריאל יכול להגן על קלט לא-מעצורים מ זרמי הדלפה PCB.
  • (ב) אם הדגמת יש כריתת תרמית חשוף, השתמש במריצה של דרך תרמית לשכבות נחושת פנימית כדי להפיץ חום.העמודה יש למכור כראוי כדי להשיג הן מוליכות חשמלית והן תרמית - שמירה על מכסה עוקץ מכסה לפחות 50% של שטח.
  • (FLT:0)Consider-specific routing:cioFLT:1 עבור חבילות QFN, עקבות המסלול מן החפיפות היקפי באמצעות 0.2 מ"מ עקבות ו 0.25 מ"מ ספיגה. עבור WLCSP, להשתמש מיקרווויאס וחוקי HDI קנס-pitch; ניתן להציב דרך עיוורת ישירות מתחת לחבילה כדי לשחרר את החלל.

עיצובים מתקדמים HDI משתמשים לעתים קרובות עיוור ונקברים באמצעות שחרור חסימה סביב כריות קטנות, ומבטיחים שהטבע הקומפקטי של דגימת SMD אינו מוביל לעומס ולקרוס.כלים לסילוק עבור שלמות אותות וניתוח תרמי לאמת פריסה לפני ההסתברות.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מעורבות

מינימום קיצוני

תצורה של שבב ברמה גבוהה של Wafer-scale עכשיו למדוד רק 0.6 מ"מ × 0.6 מ"מ, בעוד מודולים של מערכת-in-package (SiP) משלבים דגימות עם נוגדנים מדויקים, capacitors, ואפילו זעיר microcontrollers על תת-קבוצה אחת.חבילות אולטרה-תין אלה יהיו חיוניות עבור משקפיים בעלי יכולת גבוהה ותבניות עצביות מושתלות, שבו כל מיקרו-מטר של נושאים.

Nanoוואט Power Efficiency

יעילות כוח ממשיכה להשתפר, עם מדגם nanoוואט-class כמו TLV8811 מטקסס מכשירים הפועלים על אספקה נמוכה כמו 0.9 V וצייר פחות מ 500 nA. מכשירים אלה מאפשרים חיישנים מאנרגיה אשר לרוץ ללא הגבלת זמן מהאור או רטט, פתח אפשרויות חדשות עבור צמתים עצמיים.

High Bandwidth in Tiny Packs

מגבר גבוה פסוויד בחבילות DFN זעירות מופרסים ב- 5G חזיתות ושרשראות מקלט לידר, שבו הדיוק התזמון והעיכוב בקבוצות נמוכות הם קריטיים.LMH3401 מטקסס מכשירים להשיג 7 GHz רוחב פס ב-3 מ"מ × 3 מ"מ QFN החבילה, המוכיח כי גודל ומהירות אינם יותר בלעדיים.

פתרונות משולבים וגמישות

חדשנות ניהולית תרמית, כגון דפי נחושת ו anisotropic מוליכים דבקים, טשטש עוד את הקו בין חבילת IC ו- PCB, המאפשר העברת חום ישירה לתוך מפיץ חום מוטבע. בחזית האמינות, מכוניות ומגזרים avionics לדחוף עבור מוסמך לחלוטין SMD-amps עם הסמכה בטיחות פונקציונלית (ISO 262, DO-254), להבטיח כי אפילו הקטן ביותר לעמוד מול רכיבי כישלונות מטושטשים.

כאריזות למחצה, הרכבה אוטומטית, וטכניקות עיצוב בעלות כוח נמוך מראש, SMD Op-amps יישאר מרכיב חיוני בגל הבא של מיניאטורה, חכמה כוח, וחיבור.עבור קריאה נוספת, לחקור את FLT:0Texas Instruments דיוק דיוק דיוק הדגמה של ההרחבה 1 ו-FLT:2Maxim Integrated's amplifier מוצרים של PLT:0.