幾年前，ADI開始推出新的集成無源技術計劃 (iPassives™)。ADI旨在通過這項計劃提供二極管、電阻、電感和電容等無源元件，從而能夠更廣泛地涵蓋信號鏈設計，同時克服現有采用無源元件方法的局限性和複雜性。ADI的客戶群對具有高效空間尺寸的更完整解決方案的需求，也推動了這項計劃的發展。從設計人員的角度來看

，iPassives可以被視為一種靈活的設計工具

，能夠在極短的開發周期內設計出具有同類最佳性能和魯棒性的係統解決方案。ADI擁有許多信號調理IC，我們擁有的獨特矽製造工藝使這些IC能夠實現卓越的性能。ADIkeyichongfenliyongqixianyouchanpindeduoyangxinglaishengchanjuyouzhuoyuexingnengtezhengdejichajiyongxitong，erwuxukaifagaodufuzadejichengliucheng。zaigaodukedingzhidewangluozhongjiangjichengwuyuanjishuyusuoyouzhexiexianyoujishujinmijiehe，bingliyongxitongjifengzhuangjishujinxingfengzhuang，congerkechuangjianwanquanjingguorenzheng

、測試和表征的Module®器(qi)件(jian)。以(yi)前(qian)采(cai)用(yong)板(ban)級(ji)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)係(xi)統(tong)現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)簡(jian)化(hua)為(wei)單(dan)個(ge)器(qi)件(jian)。從(cong)我(wo)們(men)的(de)客(ke)戶(hu)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)，他(ta)們(men)現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)完(wan)整(zheng)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，具(ju)有(you)出(chu)色(se)的(de)開(kai)箱(xiang)即(ji)用(yong)性(xing)能(neng)

，可(ke)縮(suo)短(duan)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)並(bing)節(jie)約(yue)成(cheng)本(ben)，而(er)且(qie)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)都(dou)在(zai)非(fei)常(chang)緊(jin)湊(cou)的(de)封(feng)裝(zhuang)內(nei)實(shi)現(xian)。

 

無源技術

 

xianzai
，womenlaijianyaohuiguyixiajichuzhishi，huixiangyixiashenmeshiwuyuanyuanjian。wuyuanyuanjianshiwuxudianyuangongdiandeqijian，tamendedianliuhedianyazhijiandeguanxixiangduijiandan。zhexieyuanjianbaokuodianzu、電容、電感、變壓器（即有效耦合電感）和二極管。有時電流-電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)，就(jiu)像(xiang)電(dian)阻(zu)中(zhong)電(dian)流(liu)隨(sui)電(dian)壓(ya)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)一(yi)樣(yang)。對(dui)於(yu)二(er)極(ji)管(guan)來(lai)說(shuo)，電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)也(ye)存(cun)在(zai)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)，隻(zhi)是(shi)這(zhe)種(zhong)關(guan)係(xi)是(shi)指(zhi)數(shu)關(guan)係(xi)。在(zai)電(dian)感(gan)和(he)電(dian)容(rong)中(zhong)，該(gai)關(guan)係(xi)是(shi)電(dian)流(liu)對(dui)電(dian)壓(ya)的(de)瞬(shun)態(tai)依(yi)賴(lai)性(xing)。表(biao)1所示為四種基本無源元件定義這些關係的公式：

 

表1. 主要無源元件的基本公式

 

無源器件既可以單獨使用，也可以串聯或並聯，是模擬信號處理（RLC用於放大、衰減
、耦合、調諧和濾波）、數字信號處理（上拉電阻、下拉電阻和阻抗匹配電阻）、EMI抑製（LC噪聲抑製）和電源管理（R用於電流檢測和限製，LC用於能量累積）的重要組成部分。

 

分立元件的局限性

 

過去
，無源元件是分立的，這意味著它們是分別製造的，並且在電路中通過印刷電路板 (PCB) 上的導線或電源軌相連。隨著時間的推移
，它們沿著三條路徑發展演變：更小的尺寸
、gengdidechengbenhegenggaodexingneng。zhexiefazhanxianzaiyijinghenchengshubingjingguoleyouhua，danshizhanweichicunhegaoduchicunyiweizhefenliwuyuanyuanjianzongshixianzhilesuoxiaozhengtijiejuefangandemianjihetijidenulichengxiao。wuyuanqijiantongchangzaiyigeyingyongzhongzhanwuliaoqingdande80%以上，占線路板麵積約60%，占整個元件支出約20%。這些因素綜合在一起帶來了非常複雜的庫存控製和存儲挑戰。

 

jiuqibenzhieryan，fenliqijianshidanduchulideyuanjian。jinguankenengyouyixiefangfakeyiquebaocongmouxiegongyipicizhongxuanzeyuanjian，danmeigeyuanjianrengranjuyougaodudedutexing。raner，dangxuyaofeichangpipeideyuanjianshi，zheshiyigexianzhudequedian。duiyuxuyaopipeideshebeilaishuo，yuanjianzhijiandedutexinghechayixinghuidaozhiwucha，congerjiangdishijianlingdiandedianluxingneng。ciwai，zaidianludegongzuowendufanweineijishiyongshoumingqijian
，zhezhongxingnengxiajiangzongshiyuelaiyuezaogao。

 

分立無源器件的另一個缺點是各個元件的組裝和布線非常耗時
，並且還占用很大的空間。這些元件使用焊接工藝連接
，一般是通過通孔或表貼封裝技術(SMT)組裝。通孔是一種比較老的組裝技術
，它將帶引線的器件插入PCB的孔中，任何多餘的引線長度都將被折彎並切除
，並通過波峰焊將器件的引線連接至PCB互連電源軌。表貼封裝幫助實現了更小的無源元件。在這種情況下，在PCB上蝕刻貼裝連接圖案
，將焊錫膏覆蓋在圖案上，接著使用貼片機來定位放置SMT元件。然後
，PCB經過回流焊工藝（其間焊錫膏液化並建立電氣連接），並在冷卻時，焊錫膏凝固並將SMT元件機械連接到PCBshang。zheliangzhongzuzhuangjishudezhuyaowentishi，hanjieguochengkenengfeichangbukekao，zaiquexianmubiaoshimeibaiwanfenzhijidexingyezhong
，zheyidianyuelaiyuelingrendanyou。zaiquebaohandiankekaoxingfangmianyoujigeyinsufeichangzhongyao：焊錫膏的實際成分（現在基本上都是無鉛的，因此可靠性降低）、回流焊工藝中的機械穩定性（機械振動可使焊點幹燥)
、焊錫膏的純度（任何汙染物都會對焊點的可靠性產生負麵影響)，以及回流焊工藝中的時間與溫度。焊錫膏加熱的速度如何、shijiwenduhewendudejunyunxingzenyangyijihanxigaojiaredeshijiandoufeichangguanjian。qizhongderenhebianhuadoukenengdaozhilianjiehanpanhuotongkongdesunhuai

，huozheyekenengyinqiqijianshangdejixieyingli，suizheshijiandetuiyierdaozhiguzhang。

 

在PCBshangcaiyongwuyuanyuanjiandelingyigejuxianshi
，youyutamenbanshangfenbuzaigechu，zouxianxuyaohenchang。zhekenenghuiyinruweijirudejishengcanshu，congershixingnenghejieguodekezhongfuxingshouxian。tongchang，PCB走線具有大約1 nH/mm自感的長度和電容
，取決於線寬和與附近走線的距離。PCB走線的容差導致了寄生參數的變異
，所以不僅帶來寄生效應的破壞性，而且它們還是不可預測的。在PCB板上縮小容差會增加成本。

 

無源器件還提供了許多與外界的潛在接觸點

，這些接觸點經手動處理或機器處理可能會引起ESD事件。同樣

，這對整體可靠性和魯棒性會造成不利影響和風險。

 

集成無源器件的優勢

 

在深入探討集成無源器件相比分立無源器件的優勢之前
，我們首先概述一下集成無源器件的起源。集成電路現在包含了許多晶體管（實際上是數百萬個），它們由精細的金屬互相連接在一起。針對模擬類的應用，業界還開發了特殊的工藝
，如DAC和ADC中(zhong)除(chu)了(le)晶(jing)體(ti)管(guan)
，還(hai)包(bao)含(han)電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)容(rong)等(deng)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)這(zhe)些(xie)精(jing)密(mi)的(de)模(mo)擬(ni)應(ying)用(yong)所(suo)需(xu)的(de)性(xing)能(neng)，已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)出(chu)質(zhi)量(liang)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)。用(yong)來(lai)構(gou)建(jian)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)的(de)正(zheng)是(shi)這(zhe)些(xie)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)。正(zheng)如(ru)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)中(zhong)包(bao)含(han)許(xu)多(duo)晶(jing)體(ti)管(guan)一(yi)樣(yang)，集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)在(zai)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)封(feng)裝(zhuang)內(nei)包(bao)含(han)許(xu)多(duo)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)。與(yu)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)一(yi)樣(yang)，集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)在(zai)大(da)麵(mian)積(ji)襯(chen)底(di)（晶圓）上製造
，同時生成多個無源網絡。

 

與yu分fen立li無wu源yuan元yuan件jian相xiang比bi，集ji成cheng無wu源yuan器qi件jian最zui引yin人ren注zhu目mu的de優you勢shi之zhi一yi是shi可ke以yi實shi現xian精jing確que匹pi配pei。在zai製zhi造zao集ji成cheng無wu源yuan網wang絡luo時shi
，網wang絡luo內nei的de所suo有you元yuan件jian都dou是shi在zai相xiang同tong條tiao件jian下xia同tong時shi製zhi造zao的de，具ju有you相xiang同tong的de材cai料liao，而er且qie由you於yu網wang絡luo緊jin湊cou，基ji本ben上shang是shi在zai同tong一yi位wei置zhi。采cai用yong這zhe種zhong方fang式shi製zhi造zao的de無wu源yuan元yuan件jian比bi分fen立li無wu源yuan元yuan件jian更geng可ke能neng具ju有you出chu色se的de匹pi配pei。為wei了le說shuo明ming這zhe一yi點dian，我wo們men假jia設she有you一yi個ge應ying用yong需xu要yao兩liang個ge匹pi配pei的de電dian阻zu。這zhe些xie電dian阻zu在zai圓yuan形xing襯chen底di（如矽晶圓）上製造，如圖1所示。由於細微的工藝差異，如電阻薄膜的厚度、薄膜的化學性質
、接觸電阻等，因此在同一個批次內將存在一定的阻值差異

，而在多個批次裏差異值更大。在圖1所示的例子中，深綠色表示電阻在容差範圍的高位值端，黃色表示電阻在容差範圍的低位值端。

duiyubiaozhundefenliqijianlaishuo，lianggedianzuzhongderenyiyigedoukenenglaizibutongdezhizaopici，rutuzhongyonghongsebiaoshidelianggedandudedianzu。zhelianggefenlidianzuzhijiankeguanchadaoderongchafanweikenengshizhenggegongyiderongchafanwei，yincipipeijiaocha。duiyuyouteshudedinggouxianzhieryan，youkenengcongtongyigepicizhongxuanzezhelianggefenlidianzu，rutuzhongyonglansebiaochudelianggedandudedianzu。zhelianggedianzuzhijiankeguanchadaoderongchazhihuishizaitongyigepicineiderongchafanwei。suiranzhelianggedianzuzhijiandepipeijiangyouyusuijifenliqijiandeqingkuang，danrengyoukenengchuxianmouzhongchengdudebupipei。zuihou，duiyujichengwuyuanqijian，lianggedianzulaizitongyigexinpian，rutu1黑(hei)色(se)所(suo)示(shi)。這(zhe)兩(liang)個(ge)電(dian)阻(zu)之(zhi)間(jian)唯(wei)一(yi)可(ke)觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)容(rong)差(cha)是(shi)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)管(guan)芯(xin)內(nei)的(de)容(rong)差(cha)範(fan)圍(wei)。因(yin)此(ci)
，這(zhe)兩(liang)個(ge)電(dian)阻(zu)之(zhi)間(jian)的(de)匹(pi)配(pei)將(jiang)非(fei)常(chang)出(chu)色(se)。此(ci)外(wai)，使(shi)用(yong)交(jiao)叉(cha)四(si)邊(bian)形(xing)布(bu)局(ju)的(de)其(qi)他(ta)技(ji)術(shu)和(he)其(qi)他(ta)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)進(jin)一(yi)步(bu)嚴(yan)格(ge)限(xian)製(zhi)兩(liang)個(ge)電(dian)阻(zu)之(zhi)間(jian)的(de)擴(kuo)散(san)，使(shi)元(yuan)件(jian)的(de)匹(pi)配(pei)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)值(zhi)。集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)匹(pi)配(pei)不(bu)僅(jin)在(zai)時(shi)間(jian)零(ling)點(dian)比(bi)分(fen)立(li)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)要(yao)好(hao)得(de)多(duo)
，而(er)且(qie)由(you)於(yu)其(qi)製(zhi)造(zao)已(yi)經(jing)很(hen)好(hao)地(di)耦(ou)合(he)，因(yin)此(ci)在(zai)整(zheng)個(ge)溫(wen)度(du)
、機械應力和使用壽命範圍內都可保持更好的匹配記錄。

 

圖1. 分立電阻與無源電阻的匹配比較。

 

集成無源器件中的各個元件緊密地放置在一起（實際上在微米範圍內），因此，互連寄生參數（如布線電阻和電感）可以保持在極低的水平。在PCB上(shang)，由(you)於(yu)走(zou)線(xian)容(rong)差(cha)和(he)元(yuan)件(jian)放(fang)置(zhi)容(rong)差(cha)，互(hu)連(lian)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)可(ke)能(neng)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。由(you)於(yu)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)中(zhong)采(cai)用(yong)微(wei)影(ying)工(gong)藝(yi)

，因(yin)此(ci)使(shi)用(yong)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)的(de)互(hu)連(lian)容(rong)差(cha)和(he)元(yuan)件(jian)放(fang)置(zhi)容(rong)差(cha)都(dou)很(hen)小(xiao)。在(zai)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)中(zhong)
，不(bu)僅(jin)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)非(fei)常(chang)小(xiao)，而(er)且(qie)這(zhe)些(xie)為(wei)數(shu)不(bu)多(duo)的(de)參(can)數(shu)還(hai)是(shi)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)
，因(yin)此(ci)可(ke)靠(kao)性(xing)很(hen)高(gao)。

 

通(tong)過(guo)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)實(shi)現(xian)無(wu)源(yuan)網(wang)絡(luo)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)


，為(wei)電(dian)路(lu)板(ban)直(zhi)接(jie)帶(dai)來(lai)小(xiao)尺(chi)寸(cun)的(de)優(you)勢(shi)。這(zhe)直(zhi)接(jie)使(shi)電(dian)路(lu)板(ban)成(cheng)本(ben)降(jiang)低(di)，並(bing)允(yun)許(xu)在(zai)更(geng)小(xiao)的(de)占(zhan)位(wei)空(kong)間(jian)上(shang)實(shi)現(xian)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)和(he)更(geng)高(gao)性(xing)能(neng)。使(shi)用(yong)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)時(shi)，構(gou)建(jian)多(duo)通(tong)道(dao)係(xi)統(tong)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)實(shi)際(ji)可(ke)行(xing)。

 

jichengwuyuanqijiandelingyigexianzhuyoushishiqizhenggebuxianwangluozhouweidelubangxing。jichengwuyuanqijianbenzhishangshizaiyigewanzhengdedanyuanliyiqiduanzao，yongbolimifeng
，ranhoujinyibuyoulaogudesuliaofengzhuangjinxingbaohu，erbuxuyaodaliangdehanjielianjie。zaijichengwuyuanwangluozhong
，bucunzaihandianganzao
、腐蝕或元件錯位的問題。

 

集成無源網絡密封性能出色帶來的另一個優勢是，係統中暴露節點的數量大大減少。因此
，係統因意外短路或靜電放電 (ESD) 事件損壞的可能性顯著降低。

 

維wei護hu和he控kong製zhi任ren何he電dian路lu板ban組zu裝zhuang的de元yuan件jian庫ku存cun都dou是shi一yi項xiang非fei常chang複fu雜za的de任ren務wu。集ji成cheng無wu源yuan器qi件jian在zai一yi個ge器qi件jian內nei包bao含han多duo個ge無wu源yuan元yuan件jian，大da大da減jian輕qing了le客ke戶hu的de物wu料liao清qing單dan負fu擔dan，從cong而er降jiang低di擁yong有you成cheng本ben。客ke戶hu可ke以yi獲huo得de經jing過guo完wan全quan測ce試shi和he充chong分fen驗yan證zheng的de集ji成cheng無wu源yuan網wang絡luo。這zhe意yi味wei著zhe，最zui終zhong線xian路lu板ban構gou建jian的de產chan量liang得de到dao提ti高gao
，這zhe不bu僅jin可ke以yi進jin一yi步bu節jie省sheng成cheng本ben，還hai可ke以yi提ti高gao供gong應ying鏈lian的de可ke預yu測ce性xing。

 

使用ADI的集成無源器件(iPassives)

 

如前所述，高質量的無源器件一直是ADI多(duo)年(nian)來(lai)眾(zhong)多(duo)產(chan)品(pin)所(suo)實(shi)現(xian)的(de)電(dian)路(lu)性(xing)能(neng)的(de)核(he)心(xin)。在(zai)此(ci)期(qi)間(jian)，無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)的(de)範(fan)圍(wei)不(bu)斷(duan)擴(kuo)大(da)並(bing)且(qie)質(zhi)量(liang)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)，集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)產(chan)品(pin)組(zu)合(he)現(xian)在(zai)包(bao)含(han)大(da)量(liang)元(yuan)件(jian)。集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)采(cai)用(yong)模(mo)塊(kuai)化(hua)工(gong)藝(yi)
，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)隻(zhi)有(you)在(zai)需(xu)要(yao)特(te)定(ding)元(yuan)件(jian)時(shi)才(cai)需(xu)要(yao)執(zhi)行(xing)生(sheng)產(chan)某(mou)種(zhong)類(lei)型(xing)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)所(suo)需(xu)的(de)工(gong)藝(yi)步(bu)驟(zhou)。iPassives網絡的構建基本上隻需要必需的工藝複雜性，不多也不少。如圖2所示，有許多無源構建塊可供選擇，構建一個集成無源網絡就像將所需元件拚裝在一起一樣簡單。

 

圖2. iPassives構建塊。

 

如本文前麵所述，集成無源器件與分立無源器件相比具有許多優勢。ADI將它們用於Module器qi件jian中zhong，進jin一yi步bu加jia強qiang了le這zhe些xie優you勢shi。這zhe些xie模mo塊kuai利li用yong了le各ge種zhong集ji成cheng電dian路lu的de功gong能neng。這zhe些xie電dian路lu通tong過guo量liang身shen定ding製zhi的de工gong藝yi進jin行xing製zhi造zao，所suo提ti供gong的de增zeng強qiang性xing能neng是shi無wu法fa通tong過guo其qi他ta任ren何he單dan一yi工gong藝yi實shi現xian的de。ADI正在使用iPassives將這些集成電路連接在一起，由此在單個器件內構建完整的精密信號鏈。圖3中的兩個Module器件示例包括數據轉換器、放大器和其他元件，通過采用集成無源器件構建的無源增益和濾波網絡將它們結合在一起。

 

圖3. 使用iPassives的μModule產品示例。

 

ADI生產高度可定製的精密信號調理係統。采用來自大量經現場驗證的IC產品組合的可重複使用的方法，並將其與iPassives的de多duo功gong能neng性xing相xiang結jie合he，從cong而er使shi開kai發fa周zhou期qi時shi間jian和he成cheng本ben都dou顯xian著zhu下xia降jiang。這zhe一yi決jue定ding為wei客ke戶hu提ti供gong了le巨ju大da的de優you勢shi，使shi客ke戶hu可ke以yi自zi行xing利li用yong最zui先xian進jin的de性xing能neng更geng快kuai、更高效地進入市場。

 

結論

 

乍一看，使用集成無源器件可能隻會比其他更成熟的方法顯得略微有利。然而，實際優勢更為顯著

，ADI采用iPassives不僅重新定義了可以實現的功能，還重新定義了速度

、成本和設計尺寸
，使之對客戶更為有利。

 

 

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