Karena banyaknya produsen dan ribuan produk, sulit untuk menghitung jumlah spesifik secara akurat. Ini tidak termasuk varian yang berasal dari model dasar yang hanya sedikit berbeda dalam parameter kelistrikan, peringkat suhu, atau bentuk kemasan.
Komponen analog dasar, sederhana dan serbaguna ini memainkan peran penting dalam simulasi pemrosesan sinyal front-end (AFE), filter, dan antarmuka sensor. Sirkuit sudah memiliki banyak fungsi untuk diimplementasikan, namun kemunculan kecerdasan buatan (AI), pengontrol cerdas, dan segudang aplikasi lain yang perlu berinteraksi dengan dunia nyata semakin memperluas daftar persyaratan fungsional.
Mengingat rangkaian lengkap amplifier operasional yang tersedia di pasaran, mulai dari amplifier kelas menengah hingga presisi kelas atas, mudah untuk berasumsi bahwa produk baru tidak lagi diperlukan. Namun, peluncuran produk baru baru-baru ini kembali menunjukkan betapa naifnya asumsi ini.
Inovasi penguat operasional terbaru untuk penyimpangan ultra-rendah
Selama setahun terakhir, pemasok arus utama dan menengah telah meluncurkan lusinan amplifier operasional baru. Beberapa di antaranya adalah produk yang sangat terspesialisasi, seperti penguat operasional tegangan tinggi atau penguat operasional yang diisolasi secara elektrik, namun sebagian besar masih merupakan arsitektur umum, hanya dioptimalkan secara signifikan dalam beberapa spesifikasi.
Tiga amplifier operasional yang baru dirilis berikut ini memiliki karakteristik drift sangat rendah:
Perangkat Analog MAX74810ARMZ-RL: Chopper yang stabil, konsumsi daya rendah, saluran ganda, penguat operasional zero drift dengan kebisingan rendah, masukan induksi tanah, dan keluaran rel-ke-rel untuk mempertahankan akurasi keseluruhan yang tinggi terhadap variasi waktu, suhu, dan voltase
STMicroelectronics TSZ901IYLT: penguat operasional yang disertifikasi oleh AEC-Q100, milik seri TSZ perusahaan, dengan penyimpangan mendekati nol dan tegangan offset sangat rendah, keduanya merupakan atribut utama untuk pengkondisian sinyal sensor kinerja tinggi
TLV488PWR Texas Instruments: Chopper Stable 36 V, 14 MHz, Zero Drift, 4 Saluran, Amplifier Operasional Presisi CMOS Ramah Multiplexer
Dilema umum antara pemasok dan desainer
Untuk perangkat yang sangat populer seperti ini, baik pemasok maupun pengguna memiliki sikap yang kompleks dan kontradiktif terhadap penguat operasional tradisional. Pemasok ingin terus memproduksi perangkat lama ini karena menguntungkan dan proses produksi serta pengujiannya dapat diprediksi; Pengguna membutuhkannya karena mereka memahami kinerja dan nuansanya. Pada saat yang sama, kedua belah pihak berharap mendapatkan manfaat potensial dari produk baru: pengikatan pasar jangka panjang bagi pemasok dan kinerja sistem yang lebih baik bagi pengguna.
Meskipun penguat operasional adalah modul dasar yang sederhana dalam fungsinya, mereka mengandung sejumlah besar parameter kinerja yang penting dan seringkali sangat halus. Meskipun pengujian yang diperlukan dan analisis data selanjutnya dilakukan dengan sangat otomatis, waktu dan upaya yang diperlukan untuk memulai, menyelesaikan, dan mendokumentasikan upaya ini masih signifikan.- g.
Salah satu parameter utama dan sulit untuk diuji sepenuhnya adalah karakteristik variasi arus bias input (IB) dengan suhu, seperti yang ditunjukkan pada MAX74810ARMZ-RL (Gbr. 1).
Gambar 1: Kurva IB MAX74810ARMZ RL dengan suhu; Kurva ini sangat penting bagi desainer AFE yang presisi. Sumber Gambar: Perangkat Analog)
Spesifikasi penguat operasional biasanya menyediakan statistik distribusi tegangan miring masukan (VIO) untuk ribuan perangkat yang diuji. Plot ini (misalnya Gambar 2 untuk TSZ901IYLT) memberikan keyakinan kepada pengguna bahwa proses produksi pemasok stabil dan dapat dikelola, sehingga secara signifikan meningkatkan keandalan simulasi dan keyakinan desain.
Gambar 2: Diagram distribusi VIO TSZ901IYLT membuat para desainer percaya bahwa proses produksi dikontrol dengan ketat. Sumber Gambar: STMicroelectronics)
Pemasok juga harus menunjukkan nilai maksimum (atau minimum) untuk beberapa parameter karena nilai tipikal hanya untuk estimasi awal dan tidak memenuhi persyaratan untuk analisis sistem lengkap dengan alat seperti Spice. Tabel parameter penguat operasional, seperti Gambar 3 untuk TLV488PWR, memberikan nilai tipikal dan maksimum pada rentang suhu penuh untuk mendukung evaluasi teknik yang ketat. Parameter ini biasanya disajikan dalam bentuk tabel, termasuk nilai khas parameter seperti tegangan offset dan arus bias masukan.
Gambar 3: Nilai tipikal dan maksimum diperlukan untuk evaluasi desain perangkat yang cermat seperti TLV488PWR; Supplier penguat operasional akan menyediakan dalam bentuk tabel sesuai kebutuhan. Sumber gambar: Texas Instruments)
Apa keuntungan pemasok meluncurkan produk baru?
Apakah investasi dan biaya penelitian dan pengembangan sebesar itu bermanfaat bagi pemasok? Secara keseluruhan, jawabannya adalah ya. Simulator yang sukses sering kali mampu secara konsisten memberikan kontribusi pendapatan yang stabil dan menguntungkan selama bertahun-tahun. Jika pemasok dapat mencapai kombinasi fungsi, karakteristik, dan spesifikasi kinerja yang akurat, dan sesuai dengan kesuksesan produk pelanggan, penguat operasional kemungkinan akan digunakan dalam desain generasi sekarang dan berikutnya. Akhirnya sebuah alternatif terhadap model tradisional yang disukai tercapai.
Tidak mudah untuk mengganti perangkat yang sudah matang. Berbeda dengan prosesor, penguat operasional yang andal, setelah diadopsi, biasanya digunakan dalam jangka waktu lama dan tidak mudah diganti. Lalu mengapa para desainer tidak mau mengganti amplifier operasional lama yang relatif buruk dengan model baru?
Alasannya adalah perangkat analog lebih rentan terhadap fitur halus dan perbedaan individu dalam desain, tata letak, dan proses produksi dibandingkan perangkat digital. Perancang sirkuit analog yang berpengalaman tidak mau mengganti perangkat baru dengan mudah dan menanggung biaya pembelajaran dan verifikasi kecuali ada alasan yang memadai; Desainer yang cenderung digital enggan mendalami detail simulasi. Ide umum mereka adalah: "Selama itu mencukupi, pertahankan agar tidak berubah dan terus lanjutkan proyek."
Bagi pemasok dan desainer, ada manfaat jangka panjang lainnya dari produk baru ini:
Proses manufaktur dan pengujian yang matang secara signifikan mengurangi risiko produksi dan pasokan.
Peningkatan teknologi manufaktur dan hasil yang lebih tinggi dapat menghasilkan margin yang lebih tinggi bagi pemasok.
Suku cadang telah terdaftar di banyak vendor dan daftar komponen yang disetujui oleh desainer OEM sehingga perusahaan tidak perlu khawatir saat menambahkannya ke Product Bill of Material (BOM).
Contoh khas dari konsep desain yang "tidak mudah diganti" ini adalah amplifier instrumen Burr Brown INA133, topologi penguat operasional khusus. Perangkat ini diperkenalkan sekitar tahun 1998 dan masih menawarkan berbagai paket dan nilai, seperti INA133UA/2K5 dari Texas Instruments (diperoleh saat Burr-Brown diakuisisi pada tahun 2000).
Tentu saja, menghadapi banyaknya produk penguat operasional baru dan lama, bagaimana memilih model yang paling tepat untuk aplikasi tertentu telah menjadi tantangan besar. Beberapa desainer memulai dengan sejumlah kecil pemasok terpercaya, sementara yang lain mengandalkan pengalaman industri. AI mungkin dapat membantu dalam hal ini dengan memasukkan nilai minimum/maksimum dari parameter yang diperlukan, parameter yang diharapkan, dan parameter lainnya, yang mengembalikan daftar penguat operasional yang sesuai dan diurutkan berdasarkan prioritas.
Ini adalah titik masuk yang baik, namun tidak ada cara yang lebih baik untuk mempersempit pilihan dan benar-benar memahami nuansa perangkat ini selain mencari dokumentasi dan berkomunikasi satu lawan satu dengan kontak vendor.