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提高放大器精确度的几个小诀窍

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发表于 2019-9-26 18:06:56 |显示全部楼层
封装级微调是一种半导体制造方法,可实现高度精确的放大器及其它线性电路。放大器精确度的主要测量指标是其输入失调电压。输入失调电压是以微伏为单位的放大器输入端误差电压。该误差电压范围可以从几十微伏到几千微伏。
放大器及其它半导体器件通过化学制造工艺构建。在制造过程中,数千个放大器构建在晶圆硅片上。每个放大器都包含数千个晶体管电阻器以及电容器。输入失调误差产生的原因是每个放大器上的输入晶体管不匹配。理想情况下每个晶体管都应该是完全相同的,但事实上半导体制造工艺并不完美,因此晶体管之间存在着差异。
在晶圆制造完成后需要以晶圆形式进行测试。在晶圆测试过程中,一些放大器采用激光微调工艺,在该工艺中可通过对每个器件上的微小电阻器进行测量和物理切割使用激光调整器件失调。这种工艺不仅耗时,而且成本高昂。此外,当器件从晶圆中移出并采用标准塑封(见图1)封装时,一些以晶圆形式获得的精确度改善就会消失。这是因为封装工艺会给半导体裸片产生应力,导致失调误差移位。尽管存在这样的不足,激光微调法仍然得到了广泛的使用,而且确实能显著改善精确度。


图 1 半导体器件的制造工艺
自动归零校正是另一种最大限度降低失调误差的方法。在该应用实例中,为每个放大器配套提供一个误差校正电路,其可测量失调并添加一个用来抵消失调误差的信号。该电路不仅需要数字控制,而且还会为设计增加成本、提高复杂性。更重要的是,数字电路的周期属性会产生噪声与信号混叠效应。尽管存在这些不足,自动归零校正和其它数字校正方法仍然很有效,是最大限度降低失调误差的普遍使用技术。
降低失调误差的第三种方法是器件的封装级微调。该方法与晶圆微调法相似,通过调整输入级上的电阻器来校正失调电压。但是在这种应用实例中,调整工作是在器件最终封装后完成。调整方法通常是在最后封装级制造测试过程中将数字信号应用于输出。微调完成后,微调控制电路被禁用,调整永远不会改变。封装级微调是德州仪器 (ti) 的专利封装级微调架构,因为实现该微调使用的是数字信号而不是激光微调或其它传统方法。查看图 2 中的封装级微调法视图。


图 2 封装级微调法
封装级微调具有一些优于其它失调调整方法的优势。在激光微调法中,调整工作是在封装前完成,一些失调校正会因封装工艺产生的应力而消失。在封装级微调使用实例中,调整是在封装后进行的,因此这种方法不会受到封装应力的影响。最终结果是这种方法会产生更低、更准确的失调电压。此外,这种方法比激光微调更快,可降低成本。
封装级微调还具有一些优于自动归零校正的优势。在自动归零校正应用实例中,数字校正电路会产生一些噪声及混叠效应。封装级微调器件不存在这些问题,因为内部微调电阻器的调整只在器件制造过程中执行一次,而自动归零校正则是在器件工作期间不断执行。
总之,封装级微调法是一种提升模拟电路精确度非常高效的技术。这种方法与传统方法相比具有多种优势。

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