面向極端高溫應(yīng)用的低功耗、精密、高溫器件

AD7981提供與SPI和其他數(shù)字主機(jī)兼容的靈活串行數(shù)字接口。它可以配置為具有最低I/O計(jì)數(shù)的簡單3線模式，或允許菊花鏈回讀和同步采樣選項(xiàng)的4線模式。對(duì)于多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，AD7981可以輕松與多路復(fù)用器配合使用，因?yàn)樗闪似瑑?nèi)采樣保持電路，并且SAR架構(gòu)不存在流水線延遲。

高溫封裝
擁有能夠在高溫下工作的高性能芯片時(shí)，我們只成功了一半?？煽糠庋b對(duì)于必須能承受惡劣高溫環(huán)境的集成電路至關(guān)重要。封裝必須能提供對(duì)環(huán)境的足夠保護(hù)和與PCB的可靠互連，同時(shí)尺寸適合系統(tǒng)的任務(wù)剖面。

盡管可靠封裝有許多考慮因素，高溫環(huán)境下其中一個(gè)主要故障點(diǎn)是線焊。這種故障在行業(yè)中常見的塑料封裝中尤其成問題，其中金色焊線和鋁焊盤是標(biāo)準(zhǔn)配置。高溫會(huì)加速金/鋁金屬間化合物的生長。這些金屬間化合物與焊接故障相關(guān)聯(lián)，如脆性焊線和空洞，可能時(shí)刻都會(huì)發(fā)生，如圖5所示。為了避免這些故障，ADI使用焊盤金屬化(OPM)工藝形成金焊盤表面，以便連接焊線。此單金屬系統(tǒng)不會(huì)形成金屬間化合物，在我們的認(rèn)證測(cè)試中已經(jīng)證明是可靠的，在195°C條件下預(yù)備超過6000小時(shí)，如圖6所示。盡管ADI在195°C展現(xiàn)出可靠的焊接性能，但是受限于模塑化合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，塑料封裝的額定工作溫度最高僅到175°C。

應(yīng)用示例

上述AD7981重要特性組合，如高性能、穩(wěn)定性、低功耗和靈活配置，符合惡劣高溫環(huán)境中精密測(cè)量應(yīng)用的重要性能標(biāo)準(zhǔn)，如地下石油和天然氣勘探以及工業(yè)、儀器和航空電子應(yīng)用。

AD7981屬于不斷增長的高溫產(chǎn)品組合，能夠?qū)崿F(xiàn)從傳感器到處理器的精密模擬信號(hào)處理。AD7981與ADR225 2.5 V基準(zhǔn)輸出電壓源和AD8634/AD8229放大器配套用于信號(hào)調(diào)理。高額定溫度的MEMS慣性傳感器，如ADXL206加速度計(jì)和ADXRS645陀螺儀，為設(shè)計(jì)人員提供有關(guān)系統(tǒng)方向和運(yùn)動(dòng)的信息。使用這些器件的井下鉆探儀器儀表的簡化信號(hào)鏈

如圖7所示。

在此應(yīng)用中，對(duì)各種井下傳感器的信號(hào)進(jìn)行了采樣，以便收集周圍的地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)。這些傳感器可能采用電極、線圈、壓電或其他傳感器的形式。加速度計(jì)、磁力計(jì)和陀螺儀提供有關(guān)鉆柱的傾斜、方位角、旋轉(zhuǎn)速率、沖擊和振動(dòng)的信息。其中部分傳感器的帶寬極低，而其他傳感器可能具有音頻范圍及更高范圍的相關(guān)信息。AD7981能夠從具有不同帶寬要求的傳感器采樣數(shù)據(jù)，同時(shí)保持功效。小尺寸使其可以輕松地在空間受限的布局中容納多個(gè)通道，如井下鉆探工具中常用的極窄電路板寬度。此外，靈活的數(shù)字接口則允許在要求更苛刻的應(yīng)用中進(jìn)行同步采樣，同時(shí)還允許對(duì)低引腳計(jì)數(shù)的系統(tǒng)進(jìn)行簡單的菊花鏈回讀。

小結(jié)

總而言之，極端高溫成為惡劣環(huán)境系統(tǒng)中的最大挑戰(zhàn)之一。但是，新的高額定溫度IC(如AD7981)使設(shè)計(jì)人員能夠采用現(xiàn)成的高精度、低功耗且質(zhì)量可靠的器件，來克服這種挑戰(zhàn)。