Çok sayıda üretici ve binlerce ürün nedeniyle belirli miktarı doğru bir şekilde hesaplamak zordur. Bu, temel modelden türetilen ve elektrik parametreleri, sıcaklık değerleri veya paket biçimi bakımından yalnızca çok az farklılık gösteren varyantları içermez.
Bu temel, basit ve çok yönlü analog bileşenler, sinyal işleme simülasyonu ön uçunda (AFE), filtrelerde ve sensör arayüzlerinde önemli bir rol oynar. Devrelerin halihazırda uygulanması gereken pek çok işlevi var ancak uç yapay zekanın (AI), akıllı kontrolörlerin ve gerçek dünyayla etkileşime girmesi gereken sayısız başka uygulamanın ortaya çıkışı, işlevsel gereksinimler listesini daha da uzatıyor.
Piyasada mevcut olan, orta seviye yeterli seviyeden üst seviye hassasiyete kadar uzanan operasyonel amplifikatörlerin tamamı göz önüne alındığında, yeni ürünlere artık ihtiyaç duyulmadığını varsaymak kolaydır. Ancak son zamanlarda piyasaya sürülen yeni ürünler, bu varsayımın ne kadar saf olduğunu bir kez daha gösterdi.
Ultra düşük sapma için en son operasyonel amplifikatör yenilikleri
Geçtiğimiz yıl, ana ve orta seviye tedarikçiler düzinelerce yeni operasyonel amplifikatörü piyasaya sürdü. Bunlardan bazıları, yüksek voltajlı işlemsel yükselteçler veya elektriksel olarak izole edilmiş işlemsel yükselteçler gibi son derece uzmanlaşmış ürünlerdir, ancak çoğu hala yaygın mimarilerdir ve yalnızca bazı spesifikasyonlarda önemli ölçüde optimize edilmiştir.
Yakın zamanda piyasaya sürülen aşağıdaki üç işlemsel yükselteç, ultra düşük sapma özelliklerine sahiptir:
Analog Devices MAX74810ARMZ-RL: Zamana, sıcaklığa ve voltaj değişimlerine bağlı olarak yüksek genel doğruluğu korumak için düşük gürültülü, toprak indüksiyon girişi ve raydan raya çıkışa sahip, kıyıcı kararlı, düşük güç tüketimi, çift kanallı, sıfır sapmalı operasyonel amplifikatör
STMicroelectronics TSZ901IYLT: AEC-Q100 onaylı, şirketin TSZ serisine ait, sıfıra yakın sapma ve ultra düşük ofset voltajına sahip bir operasyonel amplifikatör; her ikisi de yüksek performanslı sensörlerin sinyal koşullandırmasında temel özelliklerdir
Texas Instruments'ın TLV488PWR'si: 36 V, 14 MHz Kıyıcı Kararlı, Sıfır Kayma, 4 Kanal, Çoklayıcı Dostu CMOS Hassas İşlemsel Yükselteç
Tedarikçiler ve tasarımcılar arasındaki ortak ikilemler
Oldukça popüler olan bu tür bir cihaz için hem tedarikçi hem de kullanıcı, geleneksel işlemsel yükselteçlere karşı karmaşık ve çelişkili bir tutuma sahiptir. Tedarikçiler bu eski cihazları üretmeye devam etmek istiyor çünkü bunlar kârlı ve üretim ve test süreçleri öngörülebilir; Kullanıcılar performanslarını ve nüanslarını anladıkları için bunlara ihtiyaç duyarlar. Aynı zamanda, her iki taraf da yeni ürünlerden potansiyel faydalar elde etmeyi umuyor: tedarikçiler için uzun vadeli pazar bağlayıcılığı ve kullanıcılar için daha iyi sistem performansı.
İşlemsel yükselteçler işlevsel olarak basit temel modüller olmasına rağmen, çok sayıda önemli ve çoğu zaman çok incelikli performans parametreleri içerirler. Gerekli testler ve müteakip veri analizleri oldukça otomatik olmasına rağmen, bu çabaları başlatmak, tamamlamak ve belgelemek için gereken zaman ve çaba hala önemlidir.- g.
Tamamen test edilmesi en önemli ve zor parametrelerden biri, MAX74810ARMZ-RL'de gösterildiği gibi giriş öngerilim akımının (IB) sıcaklıkla değişim özellikleridir (Şekil 1).
Şekil 1: MAX74810ARMZ RL'nin sıcaklıkla birlikte IB eğrisi; Bu eğriler, hassas AFE tasarımcıları için kritik öneme sahiptir. Resim Kaynağı: Analog Cihazlar)
Operasyonel amplifikatör spesifikasyonları tipik olarak test edilen binlerce cihaz için giriş çarpık voltajı (VIO) dağıtım istatistiklerini sağlar. Bu grafikler (örn. TSZ901IYLT için Şekil 2), kullanıcıya tedarikçinin üretim sürecinin istikrarlı ve yönetilebilir olduğuna dair güven sağlar, böylece simülasyon güvenilirliğini ve tasarım güvenini önemli ölçüde artırır.
Şekil 2: TSZ901IYLT'nin VIO dağıtım şeması, tasarımcıları üretim sürecinin sıkı bir şekilde kontrol edildiğine inandırıyor. Resim Kaynağı: STMicroelectronics)
Tedarikçi ayrıca bazı parametreler için maksimum (veya minimum) değerleri de belirtmelidir; çünkü tipik değerler yalnızca ön tahmin amaçlıdır ve Spice gibi araçlarla eksiksiz bir sistem analizinin gerekliliklerini karşılamaz. TLV488PWR için Şekil 3'teki gibi operasyonel amplifikatör parametre tabloları, titiz mühendislik değerlendirmelerini desteklemek için tüm sıcaklık aralığı boyunca tipik ve maksimum değerleri verir. Bu parametreler genellikle ofset voltajı ve giriş öngerilim akımı gibi parametrelerin tipik değerlerini içeren tablo halinde sunulur.
Şekil 3: TLV488PWR gibi cihazların titiz tasarım değerlendirmesi için tipik ve maksimum değerler gereklidir; İşlemsel yükselteç tedarikçisi gerektiği şekilde tablo halinde sağlayacaktır. Resim kaynağı: Texas Instruments)
Bir tedarikçinin yeni bir ürün piyasaya sürmesinin faydaları nelerdir?
Tedarikçiler için bu kadar büyük Ar-Ge yatırımı ve maliyet değerli mi? Genel olarak cevap evet. Başarılı bir simülatör genellikle uzun yıllar boyunca istikrarlı ve karlı gelirlere katkıda bulunabilir. Tedarikçi, işlevler, özellikler ve performans özelliklerinin doğru bir kombinasyonunu elde edebilir ve müşterinin başarılı ürünüyle eşleşebilirse, işlemsel yükseltecin mevcut ve gelecek nesil tasarımlarda kullanılması muhtemeldir. Sonunda geleneksel tercih edilen modele bir alternatif elde edilir.
Olgunlaşmış bir cihazı değiştirmek kolay değildir. İşlemcilerin aksine, güvenilir bir işlemsel yükselteç bir kez benimsendiğinde kolayca değiştirilmek yerine genellikle uzun süre kullanılır. O halde neden tasarımcılar eski, nispeten zayıf işlemsel yükselteçleri yeni modellerle değiştirmek istemiyorlar?
Bunun nedeni, analog cihazların tasarım, düzen ve üretim süreçlerindeki ince özelliklere ve bireysel farklılıklara dijital cihazlara göre daha duyarlı olmasıdır. Deneyimli analog devre tasarımcıları, yeterli nedenler olmadığı sürece yeni cihazları kolayca değiştirmeye ve öğrenme ve doğrulama maliyetlerini karşılamaya isteksizdir; Dijital olma eğiliminde olan tasarımcılar simülasyon ayrıntılarının derinliklerine inme konusunda isteksizdir. Genel fikirleri şu: "Yeterli olduğu sürece değiştirmeden devam edin ve projeye devam edin."
Tedarikçiler ve tasarımcılar için yeni ürünün uzun vadeli başka faydaları da var:
Olgun üretim ve test süreçleri, üretim ve tedarik risklerini önemli ölçüde azaltır.
Üretim teknolojisindeki gelişmeler ve daha yüksek verim, tedarikçiler için daha yüksek marjlara yol açabilir.
Parçalar birçok OEM tasarımcısının onaylı satıcı ve bileşen listelerinde listelenmiştir, dolayısıyla şirketin bunları Ürün Malzeme Listesine (BOM) eklerken herhangi bir endişesi yoktur.
Bu "değiştirilmesi kolay olmayan" tasarım konseptinin tipik bir örneği, özel bir operasyonel amplifikatör topolojisi olan Burr Brown INA133 enstrüman amplifikatörleridir. Cihaz 1998 yılı civarında piyasaya sürüldü ve halen Texas Instruments'ın INA133UA/2K5'i (Burr-Brown'un 2000 yılında satın alınmasıyla elde edilmiştir) gibi çeşitli paketler ve kaliteler sunmaktadır.
Elbette çok sayıda yeni ve eski işlemsel yükselteç ürünüyle karşı karşıya kaldığımızda, belirli uygulamalar için en uygun modelin nasıl seçileceği büyük bir zorluk haline geldi. Bazı tasarımcılar az sayıda güvenilir tedarikçiyle işe başlarken, diğerleri endüstri deneyimine güveniyor. AI, gerekli parametrelerin, beklenen parametrelerin ve diğer parametrelerin minimum/maksimum değerlerini girerek, önceliğe göre sıralanmış uygun işlemsel yükselteçlerin bir listesini döndürerek burada yardımcı olabilir.
Bu iyi bir giriş noktasıdır, ancak seçimi daraltmak ve bu cihazların nüanslarını gerçekten anlamak için belgelere bakmak ve satıcı kişilerle bire bir iletişim kurmaktan daha iyi bir yol yoktur.