Публикации

Cirus Logic (Apex)

Об операционных усилителях и ИОН Apex Microtechnology в вопросах и ответах (2016)

1. В чем заключается основное отличие между линейными и импульсными усилителями?
У импульсных усилителей гораздо выше КПД.

2. В чем преимущества линейного усилителя по сравнению с импульсным?
Максимальный КПД линейного усилителя 50 %, а у импульсного он достигает 97 %.

Сравнение импульсных и линейных усилителей Apex Microtechnology

3. Как ещё называют импульсные усилители?
Импульсные усилители называют ещё усилителями с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ-усилителями) и усилителями класса D.

4. В каких случаях обычно требуется применять импульсные усилители?
• Когда нужен высокий КПД.
• При управлении электродвигателями — они характеризуются высоким уровнем собственных шумов, поэтому не всегда возникает необходимость фильтровать шум усилителя (обмотка электродвигателя служит фильтром первого порядка, который отфильтровывает импульсный выходной сигнал усилителя).

5. В чем заключаются основные преимущества линейного усилителя?
• Простота в использовании.
• Чрезвычайно низкий уровень шума.

6. В чем состоит основной недостаток линейного усилителя?
Низкий уровень КПД.

7. Каков теоретический максимальный КПД линейного усилителя?
50 %.

8. Каков теоретический максимальный КПД импульсного усилителя?
97 %.

9. Что такое усилитель класса A? Усилитель класса A/B?
Рабочая точка усилителя класса A устанавливается таким образом, чтобы обеспечить наивысшую линейность, или наименьший уровень искажений. При этом у него самый низкий КПД — до 35 %. Рабочая точка усилителя класса AB устанавливается таким образом, чтобы обеспечить низкий уровень искажений при более высоком КПД (до 50 %), чем у класса A. Компания Apex не выпускает усилители классов A (с наименьшим КПД) или B (занимающие промежуточное положение между классами AB и C по значению КПД).

10. В чем заключаются преимущества усилителей класса C?
• Более высокий КПД по сравнению с классом AB.
• Меньший ток покоя (холостого хода).

11. Чем приходится жертвовать при использовании усилителей класса C?
Класс C характеризуется более высоким уровнем искажений.

12. Какие усилители Apex Microtechnology класса C лидируют по продажам?
Усилители PA51 и PA61.

13. В чем измеряется быстродействие?
См. ответы на вопросы 14 и 15.

14. Как измеряется быстродействие линейного усилителя?
Быстродействие мощных операционных усилителей компании Apex Microtechnology измеряется как скорость нарастания напряжения (в В/мкс) или ширина полосы пропускания по мощности (в сотнях кГц). Скорость нарастания напряжения и ширина полосы пропускания по мощности непосредственно связаны между собой определенными соотношениями. Ширина полосы пропускания по единичному усилению полезна только для анализа устойчивости.

15. Как измеряется быстродействие импульсного усилителя?


Частоты ШИМ

Импульсные усилители Apex Microtechnology

16. Какие линейные усилители Apex Microtechnology имеют наивысшее быстродействие?
PA09, PA119, PA85, PA98, PA94, PA107 и PB63.

17. Какие импульсные усилители Apex Microtechnology имеют наивысшее быстродействие?
SA09 и SA12.

18. В чем важность полосы пропускания по усилению?
Этот параметр используется для анализа устойчивости продукции Apex Microtechnology.

19. Что такое наклон ЛАЧХ?
Наклон логарифмической амплитудно-частотной характеристики (ЛАЧХ), равный 20 или 40 дБ на декаду, используется для определения устойчивости операционного усилителя.

20. Что такое герметичность?
Герметичность играет важную роль в микроэлектронике. Потеря герметичности корпуса  является потенциальной угрозой надежности, так как чревата проникновением влаги и других загрязнений внутрь устройства, что может привести к  существенному сокращению срок его службы.

21. В каких областях применения требуются герметичные изделия?
Военная и авиационная промышленность, а также другие отрасли, где требуется высокая надежность элементной базы.

22. Какие изделия Apex Microtechnology являются герметичными?
Герметичными являются изделия с индексами M и M/883, а также в металлических корпусах транзисторного типа (например, TO-3) и  керамических корпусах с герметизацией стеклом (например, PA441DW).

23. Почему в указании по применению № 1 обсуждаются прокладки Sil-Pad?
В герметичных изделиях Apex Microtechnology не допускается применение сжимаемых теплопроводящих прокладок из силиконовой резины наподобие Sil-Pad. Высокая степень сжимаемости прокладки с толщиной более 0,05 мм (2 мил) может привести к изгибу фланца корпуса и растрескиванию подложки. Применение этих прокладок аннулирует гарантию.

24. К чему привозит использование прокладки Sil-Pad с герметичным изделием?
Использование такой прокладки аннулирует гарантию Apex Microtechnology.

25. Apex Microtechnology использует проволоку одинакового сечения для межсоединений во всех линейках своих изделиях?
Нет.

26. Почему Apex Microtechnology использует проволоку большего сечения, чем в малосигнальных операционных усилителях?
Это связано с тем, что изделия рассчитаны на гораздо больший ток, чем малосигнальные операционные усилители.

27. Что такое испытание на сдвиг?
Испытание кристалла на сдвиг служит для контроля прочности сцепления кристалла с подложкой.

28. Что такое испытание на отрыв проволоки?
Испытание на отрыв проволоки служит для контроля прочности сцепления соединительной проволоки с контактными площадками, а также прочности самой проволоки на разрыв.

29. Чем особенно знаменита продукция Apex Microtechnology?
Эффективностью отвода тепла.

30. Как в изделиях Apex Microtechnology обеспечивается эффективный отвод тепла от корпуса?
Применение подложек из оксида бериллия для гибридных изделий, подложек Bergquist для бескорпусных изделий, непосредственное крепление кристалла на теплораспределителе для однокристальных изделий и правильное присоединение пайкой.
Контроль и разработка пути теплоотвода: все методы крепления кристалла испытываются на предмет эффективности отвода тепла на корпус. Для гибридного изделия путь следующий: фланец из холоднокатаной стали — гальваническое никелевое покрытие — напаянная подложка из BeO — напаянные кристаллы.

31. Что требуется от клиента, чтобы обеспечить отвод тепла?
Качественное крепление к радиатору.

32. Почему выделяется тепло?
Тепло выделяется из-за неэффективной работы цепи. Для линейного усилителя требуется более крупный радиатор, чем для ШИМ-усилителя при той же мощности.

33. Что подразумевается под словом «шиной»?
Шина питания.

34. Что значит «от шины до шины» (rail-to-rail)?
Имеется в виду диапазон от напряжения отрицательной шины питания до напряжения положительной шины питания. Применительно к операционному усилителю это выражение означает, что его выходное напряжение может изменяться в указанном диапазоне без «мертвых зон» (Vs-Vo). Такие характеристики реализуются в малосигнальных операционных усилителях, но не в высоковольтных и сильноточных операционных усилителях, которые выпускает Apex Microtechnology. Величина «мертвой зоны» выходного напряжения (Vs-Vo) непосредственно связана с КПД усилителя: чем она меньше, тем лучше. Одним из таких усилителей является PA02: он характеризуется малой величиной «мертвой зоны» (Vs-Vo) и одновременно большим номинальным током.

35. Почему важно знать величину «мертвой зоны» выходного напряжения?
См. ответ на вопрос 34.

36. Какое изделие Apex Microtechnology характеризуется наименьшей величиной «мертвой зоны» выходного напряжения?
См. ответ на вопрос 34.

37. В каких областях применения нужнее всего ИОН?
Типы изделий, требующие использования высокоточного источника опорного напряжения:
• Высокоточные АЦП и ЦАП
• Цепи возбуждения преобразователей
• Точные источники порогового напряжения компараторов
• Сервосистемы высокого разрешения
• Цифровые вольтметры
• Прецизионные контрольно-измерительные приборы и аппаратура
• Прецизионные автоматические испытательные системы и модули калибровки измерительных приборов

38. Что такое ИОН?
ИОН — источник опорного напряжения.

39. Все ли ИОН, выпускаемые Apex Microtechnology, герметичны?
Нет, только некоторые.

40. Чем корпуса Power SIP лучше с точки зрения проектировщика плат, чем корпуса TO-3?
• Легкость отвода тепла.
• Высокая плотность монтажа компонентов на печатной плате.
• Изделие может располагаться на печатной плате вертикально, занимая тем самым меньше площади (X // Y). Благодаря этому инженеры-проектировщики могут уместить большее количество компонентов на печатной плате из FR4, так как отвод тепла можно производить от самой платы.

41. В чем разница между монтажными гильзами и монтажными панелями?

Монтажные гильзы и панели Apex Microtechnology

42. Какова максимально допустимая нагрузка по току для выводов диаметром 0,76 мм (0,030") и 1,5 мм (0,060")?
Максимально допустимая нагрузка по току в непрерывном режиме для вывода диаметром 0,76 мм (0,030") составляет 10 А, а для вывода диаметром 1,5 мм (0,060") — 30 А. Следует иметь в виду, что все технические требования могут быть соблюдены при использовании изделий Apex Microtechnology без каких-либо внесённых изменений.

43. Что означает сокращение DIP?
Dual In-line Package — прямоугольный корпус с двухрядным расположением выводов.

44. В чем состоит главное преимущества бескорпусных изделий по сравнению с изделиями в корпусе TO-3 или Power DIP?
Большее количество выводов позволяет реализовать больше функции.

45. Что значит «моно» (mono)?
Монолитное или однокристальное изделие.

46. Что значит MCM?
Многокристальный модуль.

47. Что значит «гибридное изделие»?
В гибридных изделиях используются полупроводниковые кристаллы и технология проволочных межсоединений. По уровню интеграции и миниатюризации они занимают промежуточное положение между монолитными изделиями и модулями (бескорпусными изделиями).

48. Что имеет в виду, когда говорят «Мне нужен кристалл с такими-то функциями»?
Имеется в виду, что требуется изделие с такими-то функциями, причем желательно, чтобы это было однокристальное монолитное изделие (иногда это невозможно в принципе, а иногда не существует соответствующих изделий). На практике обычно устраивает альтернатива в виде гибридного или бескорпусного изделия.

49. Для чего фланцы корпусов изделий Apex Microtechnology шлифуются на двухдисковом станке?
Для обеспечения максимальной плоскостности фланца.

50. Что такое фланец?
Места соединения выводов фланца с металлической пластиной его основания герметизируются стеклом, как показано на рисунке. Ненадлежащее обращение с выводами, например, извлечение компонента из печатной платы с усилием без предварительного полного удаления припоя с выводов, может привести к растрескиванию стеклянной герметизации. Трещины будут приводить к образованию течей в герметизированном корпусе.

51. Что такое малая течь?
Испытания на малую и крупную течь широко применяются в микроэлектронике. Оба метода испытаний позволяют получить ценную информацию о масштабах течи. Потеря герметичности является потенциальной угрозой надежности, так как чревата проникновением влаги и загрязнений внутрь корпуса устройства, что сокращает срок его службы. Испытание на малую течь проводится в камере, наполненной гелием под давлением, за заданный период времени с интенсивностью течи 1 * 10-7 см3/с. Испытание на крупную течь проводится пузырьковым методом под начальным давлением 414 кПа (60 psig).

52. Что такое спекание?
Спекание — это осаждение материала без его нагрева до температуры плавления.

53. Что такое толстопленочная технология?
Толстопленочные резисторы и проводники изготавливаются методом трафаретной печати. Их толщина в 1000 раз больше, чем у тонкопленочных резисторов и проводников. Начальный допуск равен 5–10 %. Путем последующей лазерной подгонки его можно довести до 1 %. Кроме того, Apex Microtechnology использует активную лазерную подгонку для введения параметров изделия в заданные пределы.

54. В чем разница между толстопленочной и тонкопленочной технологиями?
Тонкопленочные резисторы изготавливаются вакуумным осаждением (напылением) резистивного материала на изоляционную подложку. Тонкопленочные резисторы обладают лучшими характеристиками — меньшими начальным допуском, температурным коэффициентом сопротивления и уровнем шума — по сравнению с толстопленочными резисторами. У компании Apex Microtechnology нет собственного технологического оборудования для получения тонкопленочных структур. О толстопленочной технологии см. в ответе на вопрос 53.

55. Применяется ли тонкопленочная технология в Apex Microtechnology?
У компании Apex Microtechnology  нет собственного технологического оборудования для получения тонкопленочных структур, но некоторые изделия содержат тонкопленочные резисторы, закупленные у сторонних производителей.

56. Что такое активная подгонка? В чем ее важность для клиентов?
Активной подгонкой называется подгонка одного или нескольких резисторов с целью достичь не заданного значения сопротивления, а определенных рабочих параметров изделия — например, установить напряжение смещения операционного усилителя равным (0 ± 2) мВ. Этот процесс важен для клиентов потому, что их заботят только рабочие параметры и не слишком интересуют номиналы внутренних компонентов.

57. Что такое приработка?
Стандартный метод приработки — нагрузочные испытания с включенным питанием при температуре 125 °C в течение 160 часов. Приработка призвана устранить отказы изделий в начальный период эксплуатации (т. н. ранние отказы).

58. Что означает символ «/» на изделиях Apex Microtechnology?
Символ «/» на изделии Apex Microtechnology означает, что данное изделие несколько отличается от базовой модели спецификацией материалов — например, имеет крышку из никеля вместо никелированной стальной крышки или кристалл другого типа.

59. Что означает символ «–» на изделиях Apex Microtechnology?
Символ «–» на изделии Apex Microtechnology означает, что данное изделие несколько отличается от базовой модели методикой заключительных испытаний — например, нормами испытаний для него установлена минимальная скорость нарастания напряжения 800 В/мкс против 700 В/мкс для базовой модели.

60. В чем разница между индексами M и M/883?
Изделия Apex Microtechnology с индексами M и M/883 были подвергнуты отбраковочным испытаниям по стандарту MIL-PRF-38534 (класс H) и изготовлены на производстве, сертифицированном Агентством материально-технического обеспечения при Министерстве обороны США (DLA). Соответствие требованиям указанного стандарта обозначено индексом M/883 в номере модели. Версии, не соответствующие требованиям этого стандарта, обозначаются индексом M в номере модели.

61. Что такое SMD применительно к продукции для государственных нужд?
SMD означает стандартный военный чертеж (Standard Military Drawing), выпущенный Агентством материально-технического обеспечения при Министерстве обороны США (DLA).

Продукция Apex Microtechnology, сертифицированная DLA

62. Что такое SCD?
SCD означает подробный чертеж клиента (Specific Custom Drawing). Иногда у клиентов есть собственные чертежи компонентов — они и называются SCD. В случае разночтений между требованиями порядок приоритета следующий: заказ на покупку, SCD, паспорт изделия Apex Microtechnology с индексом M, другая справочная документация.

63. Изготавливает ли Apex Microtechnology изделия на заказ?
Apex Microtechnology предлагает клиентам услуги по проектированию заказных изделий в соответствии с их требованиями. Изделия с префиксом CD в номере модели (например, CD20) являются заказными. Обсудить требования к изделию можно с региональным торговым представителем компании Apex Microtechnology.

64. Что означает суффикс A?
Суффикс A обозначает лучшие характеристики снижения параметров изделия, определенные в ходе заключительных электрических испытаний. Конструкция и производственный процесс те же, что и у базовой модели.

65. Какие типы изделий допускают хранение при температуре до 150 °C и эксплуатацию при температуре до 125 °C?
Все изделия с индексами M и M/883 допускают хранение при температуре до 150 °C и эксплуатацию при температуре до 125 °C. Большинство (но не весь ассортимент) изделий Apex Microtechnology промышленного класса в герметизированном корпусе транзисторного типа имеют номинальную максимальную температуру хранения до 150 °C и номинальную максимальную температуру эксплуатации 125 °C.

66. Есть ли в ассортименте изделия, рассчитанные на температуру до 200 °C?
Это PA12H — недорогой высокотемпературный мощный операционный усилитель, специально предназначенный для кратковременного использования в экстремальных условиях окружающей среды, например, в скважинной аппаратуре нефтегазоразведки.

67. Что такое радиационная стойкость (rad-hard)? Что такое однократная доза? Что такое общая доза?
Под радиационной стойкостью (rad-hard) понимается устойчивость изделия к воздействию радиации. Компоненты, предназначенные для использования в космической аппаратуре или ядерном оружии, должны отвечать требованиям радиационной стойкости, которые различаются в зависимости от применения. Например, для компонентов низкоорбитальных спутников требуется более низкий уровень радиационной стойкости, чем для компонентов высокоорбитальных спутников. Однократная доза (Single dose) — это доза радиации, которую компонент выдерживает при однократном воздействии. Общая доза(Life-time dosing)  — это совокупная доза радиации, которую компонент выдерживает при многократном воздействии на протяжении расчетного срока службы. Радиационно стойкий компонент стоит, как правило, в 10–100 раз выше эквивалентного компонента с индексом M/883.

68. Выпускает ли компания Apex Microtechnology радиационно-стойкие изделия?
Нет, не выпускает.

69. Проходили ли какие-либо изделия Apex Microtechnology испытания на радиационную стойкость?
Да. Продукция Apex Microtechnology настолько уникальна, что иногда клиенты не могут найти ей замены по характеристикам. Случалось, что клиенты покупали изделия Apex Microtechnology  и самостоятельно проводили испытания на радиационную стойкость. Компания не несет ответственности за результаты применения своей продукции в условиях воздействия радиации.

70. Что значит «копланарность»?
В геометрии множество точек в пространстве называют копланарным, если все его точки лежат в одной геометрической плоскости. Копланарность чрезвычайно важна при изготовлении продукции Apex Microtechnology, а также изделий, в которых она применяется. Например, если установленный клиентом радиатор не копланарен теплоотводящему лепестку компонента в корпусе Power SIP, между ними образуется воздушный зазор, в результате чего возникает высокое тепловое сопротивление, которое грозит перегревом мощного усилителя.

71. Какие сертификаты есть у компании Apex Microtechnology?
ISO9001 и MIL-PRF-38534 (Класс H).

72. Какова устойчивость продукции Apex Microtechnology к ЭСР?
Аббревиатура ЭСР означает «электростатические разряды». Продукция, выпущенная до 30 сентября 1989 г., имеет 1 класс устойчивости к ЭСР (250–1999 В), а продукция, выпущенная после этой даты — 0 класс (менее 250 В).

73. Что такое REACH?
Аббревиатура REACH означает «Регистрация, оценка, разрешение на использование и ограничение оборота химических веществ, характеризующихся особо опасными свойствами» (Regulation, Evaluation, Authorization, and restriction of Chemicals substances of very High concern). Компания Apex Microtechnology определила, что все ее ИМС, гибридные и бескорпусные изделия представляют собой изделия, не выделяющие вредных химических веществ согласно определениям регламента REACH.

74. Что такое RoHS?
Аббревиатура RoHS означает «Ограничение содержания вредных веществ» (Restriction of Hazardous Substances). Последнюю версию перечня компонентов Apex, соответствующих и не соответствующих требованиям директивы RoHS, см. на веб-сайте Apex Microtechnology.

75. Есть ли у Apex Microtechnology политика в отношении подделок?
Политика Apex Microtechnology в отношении подделок подробно изложена на веб-сайте компании. Основная ее суть состоит в отказе от поддержки компонентов, которые не были приобретены у авторизованных (на момент приобретения) дистрибьюторов или представителей Apex Microtechnology.

76. Как на изделиях Apex Microtechnology маркируется вывод 1?
Вывод 1 маркируется треугольником, точкой или кружком.

77. Что означает треугольник в маркировке Apex Microtechnology?
Треугольник означает вывод 1, а также класс 0 устойчивости к ЭСР.

78. Где найти расшифровку маркировки Apex Microtechnology?
http://www.apexanalog.com/wp-content/uploads/2013/01/Apex-Package-Marking-JAN2013.pdf

79. Что означает суффикс CE у изделий Apex Microtechnology?
Изделие выпускается в 8-выводном корпусе типа TO-3.

80. Каков порядок работы с отзывами клиентов (положительными или отрицательными)?
Apex Microtechnology принимает соответствующие меры. Отзывы должны подаваться через Интернет посредством специального «Журнала отзывов клиентов». Компания собирает информацию из отзывов и определяет тенденции для приоритетного устранения часто возникающих проблем.

81. Что такое размах напряжения (peak-to-peak)?

Что такое peak-to-peak

82. Что такое область безопасной работы (SOA)?
Область безопасной работы (SOA) — это область значений параметров, в пределах которой должен эксплуатироваться операционный усилитель. Выход за пределы области безопасной работы приводит к выходу из строя операционного усилителя.

83. Что делать клиентам в случае отказов?
Следует заполнить и отправить через Интернет форму запроса на анализ отказов, которая доступна по следующей ссылке: http://www.apexanalog.com/failure-analysis-request-form/

84. В каких случаях выводы присоединяются пайкой?
У компонентов с индексами M или M/883 выводы всегда присоединяются пайкой.

85. Каково номинальное отклонение от плоскостности радиаторов и почему оно важно?
Номинальное отклонение от плоскостности радиаторов Apex составляет 0,02 мм/см (2 мил/дюйм). (1 мил = 1/1000 дюйма.) Чрезмерно большое отклонение от плоскостности радиатора приводит к низкой теплопроводности и может вызвать растрескивание подложки из оксида бериллия у изделия в корпусе транзисторного типа, результатом чего становится перегрев усилителя и выход его из строя.

86. Кто является авторизированным дистрибьютором Apex Microtechnology в России?
Авторизированным дистрибьютором Apex Microtechnology является Компания Квест, www.icquest.ru.

Сертификат авторизированного дистрибьютора Apex Microtechnology в России