順應便攜式醫療保健應用的需求
在不影響性能的前提下減小封裝尺寸是便攜式設計的一項要求,業(yè)界已有能力在繼續縮小芯片尺寸的同時(shí),實(shí)現前述各項性能改進(jìn)。芯片微縮技術(shù)使得IC制造商能夠將器件放入超小型封裝的微小空腔中,從而使運算放大器的封裝尺寸小到令人嘆為觀(guān)止(如WLCSP封裝),肉眼幾乎難以看清。節約PCB面積和減輕重量是便攜式應用的優(yōu)勢所在,而WLCSP封裝占用的PCB面積只有SOIC封裝的8%。

圖2 緊縮型封裝占用的PCB面積非常小
IC設計工程師利用電路和生產(chǎn)測試技術(shù),包括自穩零、斬波、零交越、Digitrim、保險絲熔斷和激光調整等,優(yōu)化了許多特性,使得放大器的若干參數接近于理想要求。在當今的精密放大器領(lǐng)域,小信號設計人員已征服了失調(2μV)、噪聲(1 nV/√Hz)和偏置電流等(30 fA)等重要難關(guān)。創(chuàng )新設計所帶來(lái)的高性能器件不斷超越用戶(hù)期望。零交越設計催生了ADA4505-2系列等運算放大器,該系列具有非常高的共模抑制比(CMRR)、超低電源電流和寬帶寬(業(yè)界最佳之一),所有這些特性都集成在一個(gè)8引腳晶圓級芯片規模封裝(WLCSP)中。此器件在脈搏血氧儀中的應用示例如圖3所示 (www.analog.com/en/circuits-from-the-lab/CN0125/vc.html)。

圖3 運算放大器ADA4505-2的應用示例
IC制造商還滿(mǎn)足了便攜式應用的零功耗要求。低功耗有助于消除風(fēng)扇及相關(guān)成本,減輕重量,實(shí)現更便攜的產(chǎn)品。低功耗器件還能降低發(fā)熱量,延長(cháng)器件壽命,避免器件因熱損傷而縮短使用時(shí)間。有多家專(zhuān)注于超低功耗性能的醫療保健公司進(jìn)行了功耗分析,并在模擬域和數字域執行信號處理來(lái)進(jìn)行比較。它們關(guān)注的其中一款超低功耗運算放大器就是零漂移放大器ADA4051-2,它已應用于多種便攜式血氧儀。對于使用一節AA或鎳氫(NiMH)電池供電的應用,尺寸和功耗是首要考慮因素。工作電源電壓雖然已經(jīng)降至1.8V,但目前仍在不斷降低。對于要求精密、低工作電壓和低功耗等特性的應用,1μA電源電流的AD8500無(wú)疑是最佳選擇。單電池供電的趨勢依然強勁,業(yè)界將根據需求推出各款精密放大器。

圖4 零漂移放大器ADA4051-2的架構,它是采用LFCSP封裝的功耗最低的器件之一
此外,IC制造商也在為實(shí)現零成本器件而努力。器件的成本,包括研發(fā)費用、芯片成本、制造成本、封裝成本、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和經(jīng)銷(xiāo)成本等,目前已大幅下降。OP07等單通道運放在1970年的成本是1.50美元,考慮到通貨膨脹因素,折算成現在的成本是8.00美元,但OP07的第四代產(chǎn)品——OP1177的實(shí)際成本不到0.80美元,而且后者的交流和直流特性?xún)?yōu)越得多。零成本的目標或許聽(tīng)上去難以置信,但它無(wú)疑表明了IC公司的決心,即致力于在改進(jìn)性能、對抗通貨膨脹的同時(shí),持續削減成本。此外,新型運算放大器能給客戶(hù)帶來(lái)極大的價(jià)值。如果能夠利用16個(gè)運放來(lái)設計一個(gè)前端并僅消耗16μA電流,則將節省數百毫安的功耗,并在存儲器、處理和軟件開(kāi)發(fā)方面節約大量資金。
精密運算放大器迎合了市場(chǎng)對便攜式應用的需求。工藝、設計技術(shù)、封裝技術(shù)和裝配技術(shù)不斷發(fā)展將使功耗、封裝和成本不斷減小,幫助醫療和工業(yè)系統設計人員進(jìn)一步提高產(chǎn)品的功能和性能。隨著(zhù)便攜式系統對精密信號調理的要求不斷提高,信號調理電路中所用的放大器將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。未來(lái)的設計和封裝進(jìn)步將能以更低的價(jià)格提供更精密的規格特性。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/199758.htm 電機保護器相關(guān)文章:電機保護器原理
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