一款出色的類比IC需要具備哪些特質?

作者 : Bill Schweber,EE Times/EDN/Planet Analog資深技術編輯

我們都曾偶遇過這樣一款類比IC,一見到它,你就會忍不住驚呼「哇!」。那麼,什麼樣的IC才能讓你一見傾心?

我們都曾偶遇過這樣一款類比IC,一見到它,你就會忍不住驚呼「哇!」。那麼,什麼樣的IC才能讓你一見傾心?

價格肯定要低——但我真心覺得價格不應該成為評判一款IC優劣的標準,因為它不是一個技術指標。畢竟,供應商可以自行決定把IC的賣價訂低些,可以少賺點錢或者不賺錢,有時候甚至虧錢也要打入市場(「也許每個產品都是賠錢的,但我們可以靠起量賺回來」)。

當然,價格低有時候是因為採用了全新的內部架構,或者是製程改進了,甚至是生產測試技術進步了,雖然價格低一些,但是仍然有相當可觀的利潤——關於這個話題留待以後再說。

在我看來,如果類比IC具備下面三個技術特徵,就能讓人眼前一亮:

首先,具有良好的技術規格。有時供應商對一個關鍵參數作出重大改進,或者在改進一種技術規格時不必像過去那樣需要在一些性能之間進行取捨(例如,速度vs功耗)。或者只需選擇一組合適的技術規格就可以使元件達到「最佳性能」,這在以前是不可能做到的。

其次,增加了一種額外的功能或特性,使電路設計人員的工作變得更容易。當然,這不是指簡單地將更多的功能模組堆到裸片上,而是要認識到,許多設計人員在使用該元件完成「x」的時候,通常還必須添加一種外部特性。將這一額外的特性與基本功能結合在一起,設計人員的專案將會容易得多。也許大多數人已認識到,在一個高性能元件上哪怕只添加一種非常簡單的功能,也會產生1 + 1> 2的效果。

最後,也是最重要的,就是要做前人沒做過的事。這並不是說一定要在IC上整合很多東西,而是指IC設計團隊要利用單片技術的非凡潛力來進行真正的創新。

關於簡單性的一個例子是ADI的AD590單片機溫度感測器,這款晶片是幾十年前推出的,現在的新設計仍在使用。它利用矽的溫度靈敏性來傳遞與溫度成正比的電流(1μA/°K),是由只包含幾個主動元件的簡單IC實現。用戶真正喜歡它的理由是:易於使用、體積小、堅固耐用,可以實現預期的功能,而且不複雜(是的,它的成本很低)。

另一個例子是ams的AS3935 Franklin Lightning感測IC。我第一次看到該產品的介紹時,心想:「哇,確實與眾不同。」這種小型IC要解決的問題,以前只能用板子和盒子來實現,它們是相當複雜且昂貴的儀器,否則可能無法正常工作。

讀者朋友,你有沒有補充任何一款IC打動過?如果有,它採用了上述三種方法的哪一種(或幾種)?

網友熱評:

@ jkvasan

對於AD590元件,我可以說感同身受。因為可以直接輸出,它使設計變得非常簡單,使生活更輕鬆。LM35是另一種溫度感測元件,同樣讓我印象深刻。

ICL8038也值得一提。它是一款出色的函數產生器,具有方波、三角波和正弦波輸出,頻率範圍從0.01Hz~300kHz,令人驚訝。

*@ Bill_Jaffa *

是啊,Intersil ICL8038是一款出色的元件,很多業餘愛好者用它來製作低成本、高品質的函數產生器。

有趣的歷史:Intersil是一家有歷史的半導體公司,由Jean Hoerni於1967年成立。Jean Hoerni是當初離開Schockley電晶體實驗室而成立Fairchild Semiconductor的8人之一。在Fairchild,他幫助開發了半導體平面製程——這是電晶體製程的重大進步。Intersil有一段曲折的歷史——先是由GE擁有,然後是Harris,再後來作為一家獨立的公司分離出來。

我不知道他到底有沒有(或者在多大程度上)參與了8038的開發,有人知道8038的歷史嗎?

*@ David Maciel Silva *

積體電路的某些功能令人驚訝。例如,一些溫度感測器可以透過命令I2C來設置報警值。

如果秤重感測器和溫度感測器要有不同的量程,如果不透過改變電路增益的話,就要改變感測器裡面的元件(電阻、微調器)。

透過深入瞭解,我發現了積體電路MCP6S21,它是一款可程式設計增益放大器(PGA)。這個元件讓我驚訝……

*@ Brad Albing *

說得對——這個元件很不錯,我在幾個成功的家居專案中用過,不過它已經被Intersil淘汰了。Exar也有類似的函數產生器。

我完成過無數設計,但是從來沒用過PGA,我得抽時間研究一下。

相關的設計概念:用數位控制電位器(DCP)來設置增益的運算放大器或儀錶放大器(IA)。回想一下,有一種IA拓撲結構,可以利用一個增益設置電阻來改變增益。然後,使用一個可利用I2C匯流排進行控制的DCP——瞧!可透過I2C匯流排控制的PGA。

*@ KRS03 *

8038肯定是在工程副總裁Dave Fullagar的指導下設計的。那時Intersil站在CMOS及雙極性類比IC設計的最前端,設計並生產出首個數位手錶晶片(應該是用於卡西歐)。Fullagar在Fairchild時設計了μA741運算放大器,他後來成為Maxim的聯合創始人。

@ Bill_Jaffa

我又想起了一款:Signetics的NE565類比PLL IC,似乎是由Alan B Grebene博士設計。

*@ SunitaT *

是的,LM35是另一款出色的類比IC,在我的很多項目中都用到了。哪種IC可以產生大於300Hz的頻率?有什麼建議嗎?

@ amrutah

幾十年來,將晶片TEMPCO控制在這種水準是Fab團隊的偉大成就……

@ kvasan

XR2206可以產生0.01Hz~1MHz的頻率。

原文刊登於ASPENCORE旗下Planet Analog網站,參考連結:What Makes a Great Analog IC? 由Jenny Liao編譯。
https://www.planetanalog.com/what-makes-a-great-analog-ic/

(參考原文: What Makes a Great Analog IC?,by Bill Schweber,EDN China Jenny Liao編譯)

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