面向極端高溫應用的低功耗、精密、高溫器件

AD7981提供與SPI和其他數字主機兼容的靈活串行數字接口。它可以配置為具有最低I/O計數的簡單3線模式，或允許菊花鏈回讀和同步采樣選項的4線模式。對于多通道數據采集系統(tǒng)，AD7981可以輕松與多路復用器配合使用，因為它集成了片內采樣保持電路，并且SAR架構不存在流水線延遲。

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

盡管可靠封裝有許多考慮因素，高溫環(huán)境下其中一個主要故障點是線焊。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準配置。高溫會加速金/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聯，如脆性焊線和空洞，可能時刻都會發(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)不會形成金屬間化合物，在我們的認證測試中已經證明是可靠的，在195°C條件下預備超過6000小時，如圖6所示。盡管ADI在195°C展現出可靠的焊接性能，但是受限于模塑化合物的玻璃化轉變溫度，塑料封裝的額定工作溫度最高僅到175°C。

應用示例

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)境中精密測量應用的重要性能標準，如地下石油和天然氣勘探以及工業(yè)、儀器和航空電子應用。

AD7981屬于不斷增長的高溫產品組合，能夠實現從傳感器到處理器的精密模擬信號處理。AD7981與ADR225 2.5 V基準輸出電壓源和AD8634/AD8229放大器配套用于信號調理。高額定溫度的MEMS慣性傳感器，如ADXL206加速度計和ADXRS645陀螺儀，為設計人員提供有關系統(tǒng)方向和運動的信息。使用這些器件的井下鉆探儀器儀表的簡化信號鏈

如圖7所示。

在此應用中，對各種井下傳感器的信號進行了采樣，以便收集周圍的地質構造數據。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、磁力計和陀螺儀提供有關鉆柱的傾斜、方位角、旋轉速率、沖擊和振動的信息。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信息。AD7981能夠從具有不同帶寬要求的傳感器采樣數據，同時保持功效。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，靈活的數字接口則允許在要求更苛刻的應用中進行同步采樣，同時還允許對低引腳計數的系統(tǒng)進行簡單的菊花鏈回讀。

小結

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)使設計人員能夠采用現成的高精度、低功耗且質量可靠的器件，來克服這種挑戰(zhàn)。