順應(yīng)便攜式醫(yī)療保健應(yīng)用的需求
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時(shí)間：2011-05-13
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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(shè)計(jì)的一項(xiàng)要求，業(yè)界已有能力在繼續(xù)縮小芯片尺寸的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)前述各項(xiàng)性能改進(jìn)。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(yùn)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(yīng)用的優(yōu)勢(shì)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(shè)計(jì)工程師利用電路和生產(chǎn)測(cè)試技術(shù)，包括自穩(wěn)零、斬波、零交越、Digitrim、保險(xiǎn)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(dāng)今的精密放大器領(lǐng)域，小信號(hào)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)所帶來(lái)的高性能器件不斷超越用戶(hù)期望。零交越設(shè)計(jì)催生了ADA4505-2系列等運(yùn)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(jí)芯片規(guī)模封裝(WLCSP)中。此器件在脈搏血氧儀中的應(yīng)用示例如圖3所示 (www.analog.com/en/circuits-from-the-lab/CN0125/vc.html)。
圖3 運(yùn)算放大器ADA4505-2的應(yīng)用示例
IC制造商還滿(mǎn)足了便攜式應(yīng)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(xiàn)更便攜的產(chǎn)品。低功耗器件還能降低發(fā)熱量，延長(zhǎng)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(yī)療保健公司進(jìn)行了功耗分析，并在模擬域和數(shù)字域執(zhí)行信號(hào)處理來(lái)進(jìn)行比較。它們關(guān)注的其中一款超低功耗運(yùn)算放大器就是零漂移放大器ADA4051-2，它已應(yīng)用于多種便攜式血氧儀。對(duì)于使用一節(jié)AA或鎳氫(NiMH)電池供電的應(yīng)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(duì)于要求精密、低工作電壓和低功耗等特性的應(yīng)用，1μA電源電流的AD8500無(wú)疑是最佳選擇。單電池供電的趨勢(shì)依然強(qiáng)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(shí)現(xiàn)零成本器件而努力。器件的成本，包括研發(fā)費(fèi)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(yùn)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(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(biāo)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(duì)抗通貨膨脹的同時(shí)，持續(xù)削減成本。此外，新型運(yùn)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(yùn)放來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)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(chǔ)器、處理和軟件開(kāi)發(fā)方面節(jié)約大量資金。
精密運(yùn)算放大器迎合了市場(chǎng)對(duì)便攜式應(yīng)用的需求。工藝、設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)人員進(jìn)一步提高產(chǎn)品的功能和性能。隨著便攜式系統(tǒng)對(duì)精密信號(hào)調(diào)理的要求不斷提高，信號(hào)調(diào)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(shè)計(jì)和封裝進(jìn)步將能以更低的價(jià)格提供更精密的規(guī)格特性。
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/199758.htm 電機(jī)保護(hù)器相關(guān)文章:電機(jī)保護(hù)器原理
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