順應便攜式醫(yī)療保健應用的需求
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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(xù)縮小芯片尺寸的同時，實現(xiàn)前述各項性能改進。芯片微縮技術(shù)使得IC制造商能夠?qū)⑵骷湃氤⌒头庋b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止（如WLCSP封裝），肉眼幾乎難以看清。節(jié)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(wěn)零、斬波、零交越、Digitrim、保險絲熔斷和激光調(diào)整等，優(yōu)化了許多特性，使得放大器的若干參數(shù)接近于理想要求。在當今的精密放大器領域，小信號設計人員已征服了失調(diào)(2μV)、噪聲(1 nV/√Hz)和偏置電流等(30 fA)等重要難關(guān)。創(chuàng)新設計所帶來的高性能器件不斷超越用戶期望。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8引腳晶圓級芯片規(guī)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制造商還滿足了便攜式應用的零功耗要求。低功耗有助于消除風扇及相關(guān)成本，減輕重量，實現(xiàn)更便攜的產(chǎn)品。低功耗器件還能降低發(fā)熱量，延長器件壽命，避免器件因熱損傷而縮短使用時間。有多家專注于超低功耗性能的醫(yī)療保健公司進行了功耗分析，并在模擬域和數(shù)字域執(zhí)行信號處理來進行比較。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(jié)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無疑是最佳選擇。單電池供電的趨勢依然強勁，業(yè)界將根據(jù)需求推出各款精密放大器。
圖4 零漂移放大器ADA4051-2的架構(gòu)，它是采用LFCSP封裝的功耗最低的器件之一
此外，IC制造商也在為實現(xiàn)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、市場營銷和經(jīng)銷成本等，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(xiàn)在的成本是8.00美元，但OP07的第四代產(chǎn)品——OP1177的實際成本不到0.80美元，而且后者的交流和直流特性優(yōu)越得多。零成本的目標或許聽上去難以置信，但它無疑表明了IC公司的決心，即致力于在改進性能、對抗通貨膨脹的同時，持續(xù)削減成本。此外，新型運算放大器能給客戶帶來極大的價值。如果能夠利用16個運放來設計一個前端并僅消耗16μA電流，則將節(jié)省數(shù)百毫安的功耗，并在存儲器、處理和軟件開發(fā)方面節(jié)約大量資金。
精密運算放大器迎合了市場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(yī)療和工業(yè)系統(tǒng)設計人員進一步提高產(chǎn)品的功能和性能。隨著便攜式系統(tǒng)對精密信號調(diào)理的要求不斷提高，信號調(diào)理電路中所用的放大器將發(fā)揮越來越重要的作用。未來的設計和封裝進步將能以更低的價格提供更精密的規(guī)格特性。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.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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