Do có nhiều nhà sản xuất và hàng ngàn sản phẩm, rất khó để tính chính xác số lượng cụ thể.Điều này không bao gồm các biến thể có nguồn gốc từ mô hình cơ bản chỉ khác nhau một chút về các thông số điện, nhiệt độ, hoặc hình thức gói.
Các thành phần tương tự cơ bản, đơn giản và linh hoạt này đóng một vai trò quan trọng trong giao diện mô phỏng xử lý tín hiệu (AFE), bộ lọc và giao diện cảm biến.nhưng sự xuất hiện của trí tuệ nhân tạo (AI), bộ điều khiển thông minh, và vô số các ứng dụng khác cần tương tác với thế giới thực làm dài thêm danh sách các yêu cầu chức năng.
Với toàn bộ các bộ khuếch đại hoạt động có sẵn trên thị trường, từ mức độ chính xác trung bình đủ đến độ chính xác cao, thật dễ dàng giả định rằng các sản phẩm mới không còn cần thiết.Các sản phẩm mới gần đây lại cho thấy giả định này ngây thơ như thế nào.
Các đổi mới mới nhất về bộ khuếch đại hoạt động cho trục xuất cực thấp
Trong năm qua, các nhà cung cấp chính và cấp trung bình đã tung ra hàng chục bộ khuếch đại hoạt động mới.như bộ khuếch đại hoạt động điện áp cao hoặc bộ khuếch đại hoạt động cách ly điện, nhưng hầu hết vẫn là các kiến trúc phổ biến, chỉ được tối ưu hóa đáng kể trong một số thông số kỹ thuật.
Ba bộ khuếch đại hoạt động sau đây được phát hành gần đây có đặc điểm trôi dạt cực thấp:
Thiết bị tương tự MAX74810ARMZ-RL: Một bộ khuếch đại hoạt động ổn định, tiêu thụ điện năng thấp, kênh kép, không có động lực chuyển động với tiếng ồn thấp,đầu vào cảm ứng mặt đất và đầu ra đường ray đến đường ray để duy trì độ chính xác tổng thể cao theo thời gian, biến đổi nhiệt độ và điện áp
STMicroelectronics TSZ901IYLT: một bộ khuếch đại hoạt động được chứng nhận bởi AEC-Q100, thuộc dòng TSZ của công ty, với độ trôi gần bằng không và điện áp dịch chuyển cực thấp,cả hai đều là các thuộc tính chính cho điều kiện tín hiệu của các cảm biến hiệu suất cao
TLV488PWR của Texas Instruments: Một 36 V, 14 MHz Chopper ổn định, Zero Drift, 4 kênh, Multiplexer Friendly CMOS Precision Operational Amplifier
Những khó khăn chung giữa nhà cung cấp và nhà thiết kế
Đối với loại thiết bị phổ biến này, cả nhà cung cấp và người dùng đều có thái độ phức tạp và mâu thuẫn đối với bộ khuếch đại hoạt động truyền thống.Các nhà cung cấp muốn tiếp tục sản xuất các thiết bị cũ này vì chúng có lợi nhuận và quy trình sản xuất và thử nghiệm của họ có thể dự đoán được; Người dùng cần chúng bởi vì họ hiểu hiệu suất và sắc thái của chúng.ràng buộc thị trường lâu dài cho các nhà cung cấp và hiệu suất hệ thống tốt hơn cho người dùng.
Mặc dù các bộ khuếch đại hoạt động là các mô-đun cơ bản đơn giản trong chức năng, chúng chứa một số lượng lớn các thông số hiệu suất quan trọng và thường rất tinh tế.Mặc dù các thử nghiệm cần thiết và phân tích dữ liệu tiếp theo được tự động hóa cao, thời gian và nỗ lực cần thiết để bắt đầu, hoàn thành và ghi lại những nỗ lực này vẫn còn đáng kể.- g.
Một trong những thông số quan trọng và khó kiểm tra đầy đủ là các đặc điểm biến đổi của dòng bias đầu vào (IB) với nhiệt độ, như được hiển thị trong MAX74810ARMZ-RL (Hình 1).
Hình 1: đường cong IB của MAX74810ARMZ RL với nhiệt độ; Những đường cong này rất quan trọng đối với các nhà thiết kế AFE chính xác.
Các thông số kỹ thuật của bộ khuếch đại hoạt động thường cung cấp thống kê phân phối điện áp nghiêng đầu vào (VIO) cho hàng ngàn thiết bị đang được thử nghiệm.Hình 2 cho TSZ901IYLT) cung cấp cho người dùng sự tự tin rằng quy trình sản xuất của nhà cung cấp ổn định và có thể quản lý, do đó cải thiện đáng kể độ tin cậy mô phỏng và độ tin cậy thiết kế.
Hình 2: Biểu đồ phân bố VIO của TSZ901IYLT làm cho các nhà thiết kế tin rằng quá trình sản xuất được kiểm soát chặt chẽ.
The supplier must also indicate the maximum (or minimum) values for some parameters as the typical values are only for preliminary estimation and do not meet the requirements for a complete system analysis by tools such as SpiceCác bảng tham số khuếch đại hoạt động, chẳng hạn như Hình 3 cho TLV488PWR, cung cấp các giá trị điển hình và tối đa trên toàn bộ phạm vi nhiệt độ để hỗ trợ các đánh giá kỹ thuật nghiêm ngặt.Các thông số này thường được trình bày dưới dạng bảng, bao gồm các giá trị điển hình của các thông số như điện áp dịch chuyển và dòng bias đầu vào.
Hình 3: Các giá trị điển hình và tối đa được yêu cầu để đánh giá thiết kế nghiêm ngặt của các thiết bị như TLV488PWR; Nhà cung cấp khuếch đại hoạt động sẽ cung cấp dưới dạng bảng theo yêu cầu.Nguồn hình ảnh: Texas Instruments)
Những lợi ích của một nhà cung cấp ra mắt một sản phẩm mới là gì?
Việc đầu tư và chi phí R&D khổng lồ như vậy có đáng cho các nhà cung cấp không?Một máy mô phỏng thành công thường có thể mang lại doanh thu ổn định và có lợi nhuận trong nhiều nămNếu nhà cung cấp có thể đạt được một sự kết hợp chính xác của các chức năng, đặc điểm, và đặc điểm kỹ thuật hiệu suất, và phù hợp với sản phẩm thành công của khách hàng,bộ khuếch đại hoạt động có khả năng được sử dụng trong thiết kế hiện tại và thế hệ tiếp theoCuối cùng, một sự thay thế cho mô hình ưu tiên truyền thống được đạt được.
Không dễ dàng thay thế một thiết bị trưởng thành. Không giống như bộ xử lý, một bộ khuếch đại hoạt động đáng tin cậy, một khi được áp dụng, thường được sử dụng trong một thời gian dài thay vì dễ dàng thay thế.là các nhà thiết kế không sẵn sàng để thay thế cũ, các bộ khuếch đại hoạt động tương đối kém với các mô hình mới?
Lý do là các thiết bị tương tự dễ bị các tính năng tinh tế và sự khác biệt cá nhân trong thiết kế, bố cục và quy trình sản xuất hơn các thiết bị kỹ thuật số.Các nhà thiết kế mạch tương tự có kinh nghiệm không sẵn sàng dễ dàng thay thế các thiết bị mới và chịu chi phí học tập và xác minh trừ khi có lý do đầy đủCác nhà thiết kế có xu hướng kỹ thuật số không muốn đi sâu vào chi tiết mô phỏng. ý tưởng chung của họ là: "Chừng nào nó đủ, giữ nó không thay đổi và tiếp tục tiến lên với dự án".
Đối với các nhà cung cấp và nhà thiết kế, có những lợi ích lâu dài khác cho sản phẩm mới:
Các quy trình sản xuất và thử nghiệm trưởng thành làm giảm đáng kể rủi ro sản xuất và cung cấp.
Sự cải thiện công nghệ sản xuất và năng suất cao hơn có thể dẫn đến lợi nhuận cao hơn cho các nhà cung cấp.
Các bộ phận đã được liệt kê trên các nhà cung cấp và danh sách thành phần được chấp thuận của nhiều nhà thiết kế OEM vì vậy công ty không có mối quan tâm khi thêm chúng vào Biên bản vật liệu sản phẩm (BOM).
Một ví dụ điển hình về khái niệm thiết kế "không dễ thay thế" này là bộ khuếch đại nhạc cụ Burr Brown INA133, một cấu trúc khuếch đại đặc biệt.Thiết bị được giới thiệu vào khoảng năm 1998 và vẫn cung cấp một loạt các gói và chất lượng, chẳng hạn như INA133UA/2K5 của Texas Instruments (được mua lại khi Burr-Brown được mua lại vào năm 2000).
Tất nhiên, đối mặt với một số lượng lớn các sản phẩm khuếch đại hoạt động mới và cũ, làm thế nào để chọn mô hình phù hợp nhất cho các ứng dụng cụ thể đã trở thành một thách thức lớn.Một số nhà thiết kế bắt đầu với một số ít nhà cung cấp đáng tin cậy, trong khi những người khác dựa vào kinh nghiệm của ngành công nghiệp. AI có thể có thể giúp đỡ ở đây bằng cách nhập các giá trị tối thiểu / tối đa của các thông số yêu cầu, các thông số dự kiến và các thông số khác,trả về danh sách các bộ khuếch đại hoạt động phù hợp được sắp xếp theo ưu tiên.
Đây là một điểm xuất phát tốt.nhưng không có cách nào tốt hơn để thu hẹp sự lựa chọn và thực sự hiểu những sắc thái của các thiết bị này hơn là tìm kiếm tài liệu và giao tiếp một-một với các liên hệ của nhà cung cấp.