德州儀器：致力於將放大器產品性能提升到更高水平

編者按：作為典型的模擬電路產品，放大器的革新雖然一直在持續，但是因產品特點使得其創新的節奏相對緩慢。近幾年來，隨著工業、汽車和消費電子等市場需求的快節奏變化，放大器創新的步伐明顯加快。日前，筆者採訪了德州儀器（TI）放大器產品部副總裁兼總經理Amichai Ron先生，闡述了其對放大器技術創新發展最新趨勢的觀點。

工業、汽車和消費電子引領市場增長

毋庸置疑，半導體產品的革新動力來自於市場需求。隨著工業市場、汽車市場以及個人電子產品市場的快速增長，半導體產品在這三個市場的應用也日漸增長。

汽車上擁有更多的功能、變得更加的安全、更豐富的車上娛樂信息系統以及更多的功能正在被集成到汽車上。一輛汽車上的所有半導體產品成本從僅有幾十美元已達幾百美元，隨著電動車的普及，汽車上將會出現越來越多的電子產品。

by Amichai Ron

在個人電子產品方面，現在大家可能更多會用到可穿戴醫療設備來檢測自己的心率等健康指標。如今，市場對電子系統的需求不光是數量上越來越多，對體積要求越來越小，對智能化的要求也越來越高。

感測、智能和多功能

無論是工業領域，還是汽車和消費電子領域，電子系統的市場需求大方向上都是朝著需要更具感知力、更強的性能表現以及更多功能上發展的。市場需要的不僅僅是更多數量的電子系統，而且對於新的電子系統的體積和智能化提出了更高要求。

Amichai Ron表示，在我們的觀察中發現，其實工業市場、汽車市場以及個人電子市場的需求是有一些共同點的。如果你曾經參觀過現代的工廠，你會發現工廠內安裝了許多感測器，設備里都有許多電子元器件，感測器在其中所起到的作用就是幫助機器人感知其周圍的環境。

同時的現象發生在個人消費電子產品里，智能手機裡面也安裝著許多感測器。這些感測器為手機傳遞位置信息，「告訴」手機其他什麼設備與之相連接。同時，這些設備還能夠實現其他的功能，例如通過語音識別來分析你的語音指令並執行。這類產品對感測器的要求非常高，要求麥克風MEMS感測器陣列相當集成，因為這麼小的一個產品里可能有6-7個感測器，麥克風產品後面跟了許多ADC器件和信號處理器件，它就要求整個信號處理系統越來越緊湊、小型，還有低功耗。

總之，無論是在工業、汽車還是個人電子產品領域，市場都要求其更具感知力，讓每一節點具有更多感應器、更強的性能表現，讓設備能加地智能、以及更多功能，讓每台設備實現的更多。

新需求下的放大器技術創新

市場變化趨勢又具體對放大器的創新和發展意味著什麼呢？

Amichai Ron認為，這些市場趨勢則要求放大器的封裝尺寸變小，具有極低的功耗以延長電池和系統的使用壽命，但同時，還要求增強系統的性能表現，同時達到以上的要求是極具挑戰性的。

為了滿足對小尺寸放大器的需求，TI在今年2月6日推出了世界上最小型的運算放大器，這枚名為TLV9061的運算放大器僅佔0.64mm2。

據Amichai Ron介紹，儘管這款放大器尺寸非常小，但仍然能夠保持低功耗且高性能，幫助工業、汽車還是個人電子領域客戶的設計都能夠減少系統尺寸和功耗的同時，保持高性能。

據了解，TLV9061運算放大器具有以下三個特點：減少系統尺寸及成本、提供高性能設計以及提供更高的DC準確性。從系統角度來講，現在運放有個要求，因為這些器件經常面對著電磁干擾，需要把EMI 濾波器集成進去。比如手機內的運算放大器集成了EMI的濾波器，就使得用戶在做系統設計時節省了使用外部濾波器所佔用的空間。TLV9061運算放大器是10M帶寬的器件，同時能保證在10M帶寬情況下，功耗比同類10M帶寬低，且性能保持在很高的水平。第三點則是其DC精度具有更高的準確性。

Amichai Ron表示，TLV9061隻是一個開始，TI後面會推出更多系列家族來進入到最小封裝家族系列。

LPV821系列放大器是TI在低功耗方向上的傑出代表，這款放大器集超高精度與極低功耗於一身，功耗能夠降低60%，且使用零漂移技術，使得精度能夠到達很高的水平。Amichai Ron對於這款放大器產品給予了很高的評價，為能夠為客戶提供如此高性能的放大器感到自豪。

據Amichai Ron介紹，這款運算放大器能在最低電源電流為650nA的條件下仍然能夠提供超高精度。其次，是功耗降低60%，這在業內也是最低的。第三個特點則是其超高的精度，通過自校準及零漂移技術以確保超高的精度。不僅為客戶提供器件，同時幫助客戶更好地在其系統設計中使用這些器件。用LPV821加一些MCU和無線的器件組成了一個無線感測節點。因為本身線上電流已經很低，4-10mA，還需要在上面取一些電給放大器供電，從而讓它整個感測節點能正常工作，發送信號，所以對功耗的要求就會比較高，而且0-40mA是很小的電流，除了電流小，功耗要求之外，對精度也有要求，要分辨那麼小的電流。所以，它非常適合既要低功耗又要高精度的系統設計。

廣泛的產品組合與完整的技術資源儲備

作為模擬半導體產品的代表，工程師在使用放大器過程中需要學習相當多的專業知識，而如何選擇到合適的放大器產品成為加快開發進度的關鍵。

Amichai Ron表示，我們希望傳遞的一個信息是，我們的客戶無論是需要何种放大器，滿足何種需求，他們都可以在TI的放大器產品線中找到。

在TI的整個放大器產品組合非常全面，為客戶提供滿足無論是在工業、汽車、個人電子或其他領域，各自幾乎你可以想像到的需求的放大器。從超高性能到優化成本，無論是需要最大程度地提高電壓系統性能，延長電池和系統壽命，減少布板空間或者提高可靠性，都可以在我們的放大器產品組合中找到適合的。

另外，為了方便工程師針對放大器電路的開發， TI除了提供IC之外還一直不遺餘力地給工程師提供整套參考方案。TI的工程師一直在打造一些參考設計，這些參考設計選用了一些比較典型的應用場景，現在用TI最好或性價比最高的運放搭成典型應用電路。

據了解，目前有超過40個左右運算放大器和ADC一起搭成典型應用電路，且這些都已經發布在了TI的官網上，包括原理圖、模擬都在上面，給了工程師很多方便的選擇。工程師不用再去思考這個系統解決方案到底要花多少運放和比較器搭出這樣功能，TI直接給了他們一個參考。

TI還為運算放大器產品提供豐富的免費開發工具。首先是DIY 放大器評估模版，客戶能夠很快或者新入門的工程師能很快評估運放的概念，並驗證模擬。另一個需要一個強調的是TI 精度實驗室。我們在TI官網上公布了包括一系列視頻或一系列工具給到工程師，從入門初級到高級進階級教程都有，許多視頻是由中國的工程師錄製的，告訴工程師怎麼讀運放手冊、找到關鍵指標如何計算等等，是一個非常好的教材。

除此以外，我們還提供模擬射擊的袖珍參考電子書，提供很多運放概念以及選型，電路怎麼選，是給工程師在案頭做設計時非常實用的一個參考資料。

TI還提供其他的工具，包括TINA-TITM，在工程界比較有名的SPICE模擬軟體，以及德州儀器中文技術支持社區（TI E2ETM 中文社區）。

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