利用精密信号链μModule解决方案简化设计、提高性能并节省宝贵时间

择要

ADI公司的周详μModule®解决计划为体系设想职员供应形状紧凑且高度可定制的集成解决计划，以简化设想、进步功能并节减珍贵的开辟时候1。这有助于赞助客户让功能卓越的产物更快地进入市场，从而取得伟大上风。

简介

超大范围集成(VLSI)电路手艺飞速前进，旌旗灯号处置这一触及多方面的学科应运而生，并普遍应用于电信、音频体系、、汽车电子等诸多畛域。为了支撑这些使用，许多人开展了少量研讨，旨在设想出高性能、分立线性、周详的旌旗灯号链模块。本文将解释ADI公司的周详旌旗灯号链μModule解决计划若何经由过程体系级封装(SiP)手艺完成异构集成，并通过为体系设想职员供应紧凑、高度可定制的集成解决计划来赞助简化设想、进步功能并节减珍贵的开辟时候，餍足相干市场需要1。这类要领为但愿应用进步前辈手艺更快进入市场的客户带来了伟大上风2。

甚么是周详旌旗灯号链μModule手艺？

周详旌旗灯号链μModule是一种体系级封装(SiP)手艺，可以或许将分歧的电路集成在一起，同时坚持超高程度功能。ADI周详旌旗灯号链μModule解决计划旨在经由过程将进步前辈器件、iPassives®手艺和进步前辈的2.5D/3D装置手艺集成到更小的封装中，完成更高的密度，同时坚持对体系元件的智能和高效治理（参见图1）1。这些μModule器件可作为旌旗灯号链的靠得住构建模块，赞助体系设想职员以更实惠的体式格局进步集成程度、加快上市、改良速率功能并下降功耗，无需额定的内部电路调试或优化1。

图1.体系级封装

首要特点和好处

集成的气力：

周详旌旗灯号链μModule解决计划将多个模仿和数字元件集成到单个模块中，彰显了旌旗灯号链设想的显著前进。这是应用ADI的iPassives手艺及其卓越的旌旗灯号疗养IC完成的，它们经由过程SiP手艺封装在一起，可在异常短的开辟周期内建立功能和稳重性俱佳的μModule器件2。正如集成电路包括许多晶体管，集成无源器件也能够在异常小的面积内包括许多高质量的无源元件。

当初，单个器件就可以完成已往需求电路板能力完成的体系性能。这些模块连系了缩小、滤波和模数转换等功能，无需应用独自的元件来设想庞杂的旌旗灯号链。是以，互连寄生效应（电感、电容和电阻）显著下降。这些上风配合作育了性能完整、功能优胜的开箱即用解决计划。较短的开辟周期有助于大幅下降本钱，另外该解决计划接纳的封装体式格局均非常紧凑2，这类集成计划不但经由过程进步结构的空间服从完成了团体性能、缩小了物理尺寸，并且还优化了旌旗灯号链的功能和可靠性。此中的无源元件是在沟通时候和沟通条件下创造的，是以元件之间的立室功能更佳2。

该解决计划能够将元件抉择、优化和结构从设想职员转移到器件，从而减少了设想迭代。得益于其业余的硅创造工艺，ADI出产的周详旌旗灯号疗养体系高度可定制，而且功能卓越2。图2说了然该解决计划的尺寸要小得多。除此以外，该计划还能赞助体系级设想职员下降总领有本钱并收缩产物上市时候。

图2.减小解决计划尺寸

开释功能后劲

周详旌旗灯号链μModule解决计划旨在降服前端集成电路设想和创造手艺的限定，完成优胜的功能，以餍足倏地进展的电子产物客户需要3。经由过程精选元件、接纳周详的模仿设想手艺和进步前辈的结构优化计划，这些模块可确保高旌旗灯号完整性、低噪声和正确的旌旗灯号处置。无论是捕捉传感器数据、缩小旌旗灯号仍是在模仿域和数字域之间举行转换，周详旌旗灯号链μModule解决计划都能以卓越的品质充沛发扬旌旗灯号处置的全数后劲。

ADI的iPassives手艺可确保同类的机器环境。为了完成这一点，走线电阻和电感等互连寄生参数保持在较低程度，而存在的少数寄生参数具有较高的可展望性和可靠性2。图3表现了ADAQ4003在分歧增益和分歧输出频次下的卓越功能。

图3.ADAQ4003的静态局限和分歧输出频次下的SNR与过采样率(OSR)的瓜葛4。

定制和灵活性

在确保高集成度的同时，周详旌旗灯号链μModule解决计划还为体系设想职员供应了旌旗灯号链设想的灵活性。该解决计划高度可设置，用户可根据特定使用需要对所有元件举行智能划分，从而自行配置旌旗灯号链的参数和特点，如图4所示。凭仗可调增益、带宽、滤波选项和其余可定制特点，这些解决计划供应了一个可以或许应答种种设想挑衅的多功能平台。

图4.源表(SMU)简化框图4。

下降总领有本钱：

在体系的全部性命周期中，会发生许多与体系支撑相干的二次本钱1。因为分立器件的固有特点，在电路的全部事情温度局限和性命周期内，其功能弗成防止地会产生退步。在接纳周详旌旗灯号链μModule解决计划构建的体系中，影响功能和创造良率的无源元件已集成到μModule器件中，是以其二次本钱较低1。图5说了然用周详旌旗灯号链μModule解决计划接替分立旌旗灯号链能够下降二次本钱。

图5.二次本钱。

旌旗灯号链μModule数据手册中反应的限值涵盖了全部旌旗灯号链功能，确保了创造进程的一致性和高良率，有助于缩小生产线中涌现良率题目的可能性，下降手艺支撑本钱，并更大限度地进步创造产量1。

另外，因为无源元件是每一个电子子系统弗成或缺的一部分5，是以将其集成到衬底将会为功能改良带来大概。这类集成能够缩小与温度相干的偏差源。不但云云，这还使得创造过程当中无需对旌旗灯号链举行耗时辛苦且本钱昂扬的温度校准（参见图6）。经由过程尽可能缩小PCB上的分立元件数和互连数，能够缩小焊点，从而进步体系可靠性，并下降现场支撑本钱1。

图6.应用周详旌旗灯号链μModule手艺下降领有本钱。

易用性倏地原型制造：

图7.ADSKPMB10-EV-FMCZ旌旗灯号链套件设想职员的角度来看，ADI的iPassives手艺是一种异常灵巧设想对象，用于发生周详旌旗灯号链μModule解决计划可以或许异常开辟周期设想体系解决计划体系设想职员能够专一体系设想性能再也不需求纠结庞杂的电路完成倏地原型制作和体系考证变得加倍轻易体系界说到部件托付全部开辟周期加倍高效立异使用成为大概。

为了餍足市场的多样化需要，ADI公司供应厚实的集成公用变换器产物系列认为各行各业供应无力支撑。如需懂得更多信息造访ADI周详旌旗灯号链μModule解决计划页面。

大多数无线通讯产物需求数字模仿和射频电子元件合作支撑旌旗灯号的无缝传输接受。为此周详旌旗灯号链μModule解决计划加强收发器、基站和网络根底办法功能。这些解决计划将射频电路与数字电路合并，从而无效加重了噪声敏感射频电子元件的数字对应部份发生的电磁滋扰6。

以ADAQ8092为例（图8），它是一款双通道体系级封装(SIP成为了三个通用旌旗灯号处置疗养模块支撑种种解调器使用和数据收集使用。该器件成为了所有有源和iPassives元件构成残缺旌旗灯号而且尺寸比分立解决计划缩小了6倍。内置电源解耦电容增强了电源按捺功能，使其成为靠得住的DAQ解决计划。ADAQ8092接纳3.3模仿电源和1.8 V数字电源供电。数字输入所以CMOS、双倍数据速度CMOS或双倍数据速度LVDS。

图8.ADAQ8088框图

工业自动化

就工业使用而言比来的半导体手艺前进推动了首要推动了三种立异趋向：功率密度和能效、数字功率操纵遍及以及安全性周详旌旗灯号链μModule解决计划为工业自动化体系供应周详旌旗灯号处置才能，确保完成正确丈量操纵和驱动。

工业通讯网络机械操纵体系之间完成及时通讯，从而推进创造场景的智能化平安进展周详旌旗灯号链μModule解决计划认为数字操纵体系开辟新鲜连贯解决计划供应支撑，从而可以或许时辰保证人身平安体系平安关于确保人身平安维护环境相当首要7。近年来，半导体手艺的新工艺计划取得了庞大发展平安监控体系能够同时兼备精良通讯速率、功耗、尺寸和可靠性特点周详旌旗灯号链μModule解决计划经由过程集成要领完成了尺寸玲珑、功耗低、可靠性通讯速度快上风体系从多个传感器节点采集数据，并将数据传输到中心状况监控体系举行数据阐发状况监控(CbM)是一种预防性保护计谋，使用了种种范例的传感器继续监控资产状态。CbM可用于创建趋向展望毛病计较资产应用寿命，以及进步创造工场的安全性关于CbM使用，ADAQ7768-1支撑多种输出范例包孕IEPE传感器、电阻桥、电压和电流输出，如图9所示。ADAQ7768-1支撑两种器件设置要领。用户能够抉择经由过程SPI变动寄存器或许经由过程简略的硬件引脚绑定要领，将器件设置种种界说模式运转1。

图9.每通道断绝DAQ体系典范使用示意图

汽车测试解决计划

经优化的创新型周详旌旗灯号链μModule解决计划供应稳重的互连机器支撑、高可靠性布局紧凑且高性价比产物，有助于餍足汽车行业需要9。这些解决计划适用于信息文娱体系能源总成操纵高等驾驶员辅佐体系(ADAS畛域能够加强安全性、舒适性并优化车辆功能手艺前进致使了复杂性晋升是以需求新的仿真考证要领。为了防止难以实行的仿真功课咱们能够应用数字孪生手艺。数字孪生实践物理体系虚构暗示这类要领能够赞助下降本钱加速开辟周期完成全部体系的优化比方汽车市场中的硬件在环(HIL手艺，这是一种数字孪生手艺，用于测试庞杂及时体系比方电子操纵单位(ECU能源转向体系、悬架体系、电池治理体系或任何其余车辆子系统。ADI公司厚实旌旗灯号疗养、数据收集旌旗灯号天生断绝产物系列为HIL仿真器供应了优化的解决计划详细而言，ADAQ23878拥有旌旗灯号缩放性能，其在单个器件中整合了多个通用旌旗灯号处置疗养模块包孕低噪声、全差分ADC驱动器(FDA稳固的基准电压缓冲器以及高速、18位、15 MSPS逐次切近亲近寄存器(SAR) ADC，从而大大缩小终端体系元件数目1。

图10.EVAL-ADAQ23878评价板。

在IC手艺畛域，越来越多企业正在应用SiP手艺的异构集成来简化开辟流程10周详旌旗灯号链μModule解决计划体系设想职员带来了全新旌旗灯号设想要领。该解决计划兼具高集成度、高性能、高灵活性和高易用性上风，同时坚持卓越旌旗灯号处置才能跟着手艺不息前进周详旌旗灯号链μModule解决计划将在各个行业立异使用发扬首要感化，为电子体系进展做出进献。

参考文献

2 Mark Murphy和Pat McGuinness应用微型模块SIP中的集成无源器件模仿对话》，第52卷，第10期，2018年10月。

3 Man-Lung Sham、Y. C. Chen、L. W. Leung、Jyh-Rong Lin和Tom Chung体系级封装(SiP营业的挑战和机缘”，2006年第七届国际电子封装手艺大会，2006年8月。

4 Maithil Pachchigar，“μModule数据收集解决计划可有应答种种周详使用的工程挑衅”，ADI公司，2020年11月。

5 Michael Scheffler和Gerhard Tröster评价集成无源器件本钱效益”，欧洲设想、自动化和测试集会论文集，2000年2月。

6 King L. Tai体系级封装(SIP挑衅机缘”，2000年亚洲和南太平洋设想自动化集会论文集，2000年1月。

7 Domenico Arrigo、Claudio Adragna、Vincenzo Marano、Rachela Pozzi、Fulvio Pulicelli和Francesco Pulvirent，“下一个‘自动化时期’：半导体手艺若何转变工业体系使用”，ESSCIRC 2022 - IEEE第48届欧洲固态电路集会(ESSCIRC)，2022年9月状况监控”，ADI公司。

9 Yangang Wang、Xiaoping Dai、Guoyou Liu、Daohui Li和Steve Jones，“汽车体系进步前辈功率半导体封装综述”，CIPS 2016；第九届集成电力电子体系国际集会，2016年3月。

10 K.M. Brown体系级封装：SIP重获重生”，IEEE 2004年定制集成电路集会论文集。