Из-за большого количества производителей и тысяч товаров сложно точно рассчитать конкретное количество. Сюда не входят варианты, производные от базовой модели, которые лишь незначительно отличаются по электрическим параметрам, номинальным температурам или форме корпуса.
Эти базовые, простые и универсальные аналоговые компоненты играют ключевую роль в интерфейсах моделирования обработки сигналов (AFE), фильтрах и интерфейсах датчиков. В схемах уже есть множество функций, которые необходимо реализовать, но появление передового искусственного интеллекта (ИИ), интеллектуальных контроллеров и множества других приложений, которым необходимо взаимодействовать с реальным миром, еще больше удлиняет список функциональных требований.
Учитывая полный спектр операционных усилителей, доступных на рынке, от достаточно прецизионных средних до высококлассных, легко предположить, что новые продукты больше не нужны. Однако недавние выпуски новинок вновь показали, насколько наивно это предположение.
Последние инновации в операционных усилителях для сверхнизкого дрейфа
За последний год поставщики массового и среднего звена выпустили десятки новых операционных усилителей. Некоторые из них представляют собой узкоспециализированные продукты, такие как высоковольтные операционные усилители или электрически изолированные операционные усилители, но большинство из них по-прежнему имеют распространенную архитектуру, лишь значительно оптимизированную в некоторых спецификациях.
Следующие три недавно выпущенных операционных усилителя обладают сверхнизкими характеристиками дрейфа:
Analog Devices MAX74810ARMZ-RL: стабильный прерыватель, низкое энергопотребление, двухканальный операционный усилитель с нулевым дрейфом, низким уровнем шума, входной индукцией заземления и выходным сигналом между напряжением и напряжением для поддержания высокой общей точности во времени, при изменениях температуры и напряжения.
STMicroelectronics TSZ901IYLT: операционный усилитель, сертифицированный AEC-Q100, принадлежащий к серии TSZ компании, с почти нулевым дрейфом и сверхнизким напряжением смещения, которые являются ключевыми атрибутами для формирования сигнала высокопроизводительных датчиков.
TLV488PWR от Texas Instruments: 36 В, 14 МГц, стабильный прерыватель, нулевой дрейф, 4-канальный, удобный для мультиплексора прецизионный CMOS-операционный усилитель
Распространенные дилеммы между поставщиками и проектировщиками
К такому весьма популярному устройству как у поставщика, так и у пользователя сложилось сложное и противоречивое отношение к традиционному операционному усилителю. Поставщики хотят продолжать производить эти устаревшие устройства, потому что они прибыльны, а процессы производства и тестирования предсказуемы; Они нужны пользователям, потому что они понимают их производительность и нюансы. В то же время обе стороны надеются получить потенциальные выгоды от новых продуктов: долгосрочную привязку к рынку для поставщиков и повышение производительности системы для пользователей.
Хотя операционные усилители по функциям являются простыми базовыми модулями, они содержат большое количество важных и часто очень тонких рабочих параметров. Хотя необходимые тесты и последующий анализ данных в высокой степени автоматизированы, время и усилия, необходимые для инициирования, завершения и документирования этих усилий, по-прежнему значительны.
Одним из ключевых и сложных параметров для полного тестирования являются характеристики изменения входного тока смещения (IB) в зависимости от температуры, как показано в MAX74810ARMZ-RL (рис. 1).
Рисунок 1: Кривая IB MAX74810ARMZ RL с температурой; Эти кривые имеют решающее значение для точных проектировщиков AFE. Источник изображения: Analog Devices)
Спецификации операционных усилителей обычно предоставляют статистику распределения входного напряжения (VIO) для тысяч тестируемых устройств. Эти графики (например, рисунок 2 для TSZ901IYLT) дают пользователю уверенность в том, что производственный процесс поставщика стабилен и управляем, тем самым значительно повышая надежность моделирования и надежность конструкции.
Рисунок 2: Схема распределения VIO TSZ901IYLT заставляет конструкторов поверить в то, что производственный процесс строго контролируется. Источник изображения: STMicroelectronics)
Поставщик также должен указать максимальные (или минимальные) значения некоторых параметров, поскольку типичные значения предназначены только для предварительной оценки и не соответствуют требованиям полного анализа системы с помощью таких инструментов, как Spice. В таблицах параметров операционных усилителей, таких как рисунок 3 для TLV488PWR, указаны типичные и максимальные значения во всем температурном диапазоне, что позволяет проводить строгие инженерные оценки. Эти параметры обычно представлены в табличной форме, включая типичные значения таких параметров, как напряжение смещения и входной ток смещения.
Рисунок 3. Типичные и максимальные значения необходимы для тщательной оценки конструкции таких устройств, как TLV488PWR; Поставщик операционного усилителя при необходимости предоставит данные в табличной форме. Источник изображения: Texas Instruments)
Каковы преимущества поставщика, запускающего новый продукт?
Оправданы ли такие огромные инвестиции в НИОКР и затраты для поставщиков? В целом, ответ – да. Успешный симулятор часто способен стабильно приносить стабильный и прибыльный доход на протяжении многих лет. Если поставщик сможет добиться точного сочетания функций, характеристик и характеристик производительности и соответствовать успешному продукту клиента, операционный усилитель, скорее всего, будет использоваться в конструкциях текущего и следующего поколения. В конечном итоге достигается альтернатива традиционной предпочтительной модели.
Заменить старое устройство непросто. В отличие от процессоров, надежный операционный усилитель, однажды принятый на вооружение, обычно используется в течение длительного времени, а не подлежит легкой замене. Почему же тогда разработчики не желают заменять старые, относительно плохие операционные усилители новыми моделями?
Причина в том, что аналоговые устройства более восприимчивы к тонким особенностям и индивидуальным различиям в дизайне, компоновке и производственных процессах, чем цифровые устройства. Опытные разработчики аналоговых схем не желают легко заменять новые устройства и нести затраты на обучение и проверку, если на то нет достаточных причин; Дизайнеры, предпочитающие цифровые технологии, неохотно вникают в детали моделирования. Их общая идея такова: «Пока этого достаточно, оставляйте без изменений и продолжайте продвигать проект».
Для поставщиков и дизайнеров новый продукт имеет и другие долгосрочные преимущества:
Отлаженные процессы производства и тестирования значительно снижают риски производства и поставок.
Совершенствование производственных технологий и более высокая доходность могут привести к увеличению прибыли поставщиков.
Детали включены в списки поставщиков и компонентов, утвержденные многими OEM-разработчиками, поэтому у компании нет проблем при добавлении их в спецификацию продукта (BOM).
Типичным примером такой концепции конструкции, которую нелегко заменить, являются инструментальные усилители Burr Brown INA133, специальная топология операционного усилителя. Устройство было представлено примерно в 1998 году и до сих пор предлагает множество корпусов и моделей, например, INA133UA/2K5 от Texas Instruments (приобретено при приобретении Burr-Brown в 2000 году).
Конечно, учитывая большое количество новых и старых операционных усилителей, выбор наиболее подходящей модели для конкретных приложений стал серьезной проблемой. Некоторые дизайнеры начинают с небольшого количества надежных поставщиков, тогда как другие полагаются на отраслевой опыт. Здесь может помочь ИИ, введя минимальные/максимальные значения требуемых параметров, ожидаемых параметров и других параметров, что возвращает список подходящих операционных усилителей, отсортированных по приоритету.
Это хорошая отправная точка, но нет лучшего способа сузить выбор и по-настоящему понять нюансы этих устройств, чем просмотреть документацию и лично пообщаться с контактами поставщиков.