Analóg integrált áramkörök az ipari jelek láncában

Műveleti erősítők és komparátorok alkalmazási forgatókönyveinek, kiválasztási logikájának és beszerzési trendjeinek elemzése ipari adatgyűjtő rendszerekben.

I. Miért az analog IC-k határozzák meg az adatpontosságot

Bármely ipari vagy okos rendszerben a jelút (érzékelő → analóg bemeneti egység → mikrovezérlő / ADC) határozza meg az adatok integritását.
Ha a jel torzul a mikrovezérlőhöz érkezés előtt, akkor a digitális feldolgozás bármilyen mértéke sem tudja visszaállítani a pontosságot.

A műveleti erősítők és komparátorok az ipari megbízhatóság szempontjából talán a leginkább alábecsült – ugyanakkor a legkritikusabb – IC-k.

II. Alapvető kategóriák és mérnöki szempontok

Típus	Elsődleges funkció	Fontos tényezők
Műveleti erősítő	Erősítés, szűrés, pufferelés	Zaj, eltolódás, tápfeszültség-tartomány
Komparátor	Küszöbérték meghatározása	Terjedési késleltetés, jitter
Műszergyártó erősítő	Nagypontosságú differenciális erősítés	CMRR, drift
ADC meghajtó	ADC-bemenet meghajtása	Sávszélesség, stabilitás

A mérnökök általában az analóg IC-ket a következő szempontok alapján értékelik: Zaj sűrűsége Bemeneti eltolódás és driftek, Tápfeszültség-tartomány. Hőmérséklet-stabilitás, Hosszú távú rendelhetőség.

III. Műveleti erősítők ipari bemeneti ágakban

A műveleti erősítőket széles körben használják a következő célokra:

Érzékelőjelek erősítése

Aktív szűrés

ADC-bemenetek pufferelése

TI LM358DR: Kétkanalas műveleti erősítők, széles tápfeszültség-tartomány, általános célú modell ipari és fogyasztói alkalmazásokhoz.

TI TLV9002IDR: Alacsony fogyasztású, alacsony zajszintű, gyakran használják ipari adatgyűjtő modulokban.

ADI AD8606ARZ: Pontos, alacsony offset operációs erősítő, gyakran használják orvosi és ipari mérési alkalmazásokban.

ST TSX321ILT: Alacsony fogyasztású egycsatornás operációs erősítő, alkalmas akkumulátorral működtetett rendszerekhez.

Ezeket az operációs erősítőket széles körben alkalmazzák Németországban, Olaszországban és Délkelet-Ázsiában, különösen érzékelőmodulokban és ipari bemeneti/kimeneti (I/O) táblákban.

IV. Komparátor IC-k: Az első döntéshozatali réteg

A komparátorok döntenek:

Mikor lép be a védőfunkció

Amikor a riasztások aktiválódnak

Hogy egy rendszer indítható-e

TI LM393DR: Kétfunkciós komparátor, amelyet gyakran használnak ipari és tápegység-rendszerekben

ADI LTC1440CMS8: Rendkívül alacsony fogyasztású komparátor, amelyet gyakran használnak hordozható és akkumulátoros rendszerekben

ON Semiconductor LMV358: Alacsony feszültségű, alacsony fogyasztású, kis méretű tervekhez alkalmas

V. Esettanulmány: Ipari hőmérséklet-mérő modul

Egy ipari hőmérséklet-mérő modulnak a következőket kell elvégeznie: erősíti a gyenge termoelemjelekét, csökkenti az ipari zajt, és kiváltja a védelem működését rendellenes hőmérséklet esetén.

Megoldás architektúrája: AD8606 pontos jel erősítésére, LM393 túlmelegedés-összehasonlításra, és az MCU csak „feldolgozott”, stabil jeleket kap.

Eredmények: A mérési pontosság jelentősen javult, a hamis riasztások gyakorisága csökkent, és a rendszer sikeresen átment az ipari EMC-vizsgálaton.

VI. Az analóg IC-k beszerzésének valósága

Az analóg IC-piac jellemezhető nagyon egyértelmű tulajdonságokkal: hosszú élettartam (10–20 év), alacsony áringadozás, és az ipari projektekben ritkán szükségesek gyakori modellváltoztatások.

Németországban, Indiában és Vietnámban a vásárlók nagyobb hangsúlyt fektetnek a tételkonzisztenciára, az eredeti felszerelés gyártója (OEM) csatornákra és a hosszú távú ellátási képességre.