Analogová cesta jako vaše vizitka

Pokud jde o vývoj měřicího systému, nemusí se v elektronice zdaleka jednat pouze o samotná čidla. Do hry totiž vstupuje i řada dalších, podpůrných obvodů se společným jmenovatelem v podobě analogového základu a silných požadavků na vykazovanou přesnost.

Na první dobrou

Vývojáři stojící před návrhem bateriově napájených senzorů, které následně prohlásí za součást internetu věcí, musí přijít se systémem, který nepřitíží omezenému zdroji energie a při zkoumání skutečných napětí, tlaků, sil apod. neohrozí ani dosahovanou přesnost měření. V ideálním případě si taková řešení vystačí s minimem kalibrací, příp. se bez nich obejdou úplně a precizní výsledky vždy zajistí hned napoprvé. V náročných průmyslových podmínkách je kromě toho nerozhodí ani extrémní výkyvy teplot, rozmary vlhkosti či mechanické namáhání.

Při volbě základních a nepostradatelných „stavebních kamenů“ se vyplatí poohlédnout se po nových součástkách od společnosti Maxim Integrated. Výrobce na sklonku února [1] v této souvislosti představil hned tři obvody – přístrojový zesilovač MAX41400, precizní operační zesilovač MAX40108 a ještě i hodiny reálného času RTC MAX31343 s integrovaným oscilátorem MEMS. Jakými vlastnostmi hodlá zaujmout?

1 V pokořen

Nízkopříkonový, precizní přístrojový zesilovač s nastavitelným ziskem, obvod MAX41400 [2] se zjednodušeným blokovým diagramem na obr. 2, očekává napájení v rozmezí od 1,7 do 3,6 V. CMOSová struktura se vstupy a výstupy typu rail-to-rail zde vykazuje vstupní napěťový offset max. 25 μV společně s typickým klidovým odběrem 65 μA. Výrobce dává na výběr mezi 10vývodovým pouzdrem typu TDFN o rozměrech 2,5 × 2,0 mm a 9vývodovým provedením WLP o velikosti jen 1,26 × 1,23 mm.

Pro pokles o –3 dB dosahuje šířka pásma 28 kHz. Vnitřní EMI filtry pak dále chrání před vf rušením a nežádoucími interferencemi. Pevně dané zesílení nyní volíme v osmi krocích od 10 do 250 V/V, zatímco se příslušné rezistory znovu nachází uvnitř pouzdra, čímž dále minimalizujeme ujíždění zisku s teplotou. Součástka pracující až do +125 °C se uplatní jako rozhraní pro senzory s přesahem do široké oblasti lékařské elektroniky.

Nenáročný obvod MAX40108 [3] se pasuje do role přesného operačního zesilovače s nejnižším napájecím napětím ve své třídě, které začíná již na 0,9 V. Tomu rovněž odpovídají rozměry volitelného pouzdra typu WLP se šesti vývody o velikosti 1,22 × 0,92 mm. Typická klidová spotřeba prvku s rail-to-rail vstupy i výstupy a GBW 168 kHz dosahuje 25,5 μA. Vstupní napěťový offset CMOSové součástky se stejným teplotním rozsahem činí 1 μV (typ.). Vnitřní řešení poslední novinky – RTC MAX31343 [4] s možností záložního napájení, rozhraním I²C a přesností ±5 ppm, tedy ±0,432 vteřiny za den konečně sledujeme na obr. 3. Obvod s osmi vývody pracuje do +85 °C, přičemž menší ze dvojice pouzder zabere jen 2,1 × 2,3 mm.

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://www.maximintegrated.com/en/aboutus/newsroom.html/pr_1952726269

[2] Obvody MAX41400, https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/amplifiers/MAX41400.html

[3] Obvody MAX40108, https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/amplifiers/MAX40108.html

[4] Obvody MAX31343, https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/real-time-clocks/MAX31343.html