Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

Таблица 3.1. Основные параметры, термины и определения, применяемые для оценки качества магниточувствительных и магнитоуправляемых интегральных схем

Наименование параметра, термина.

Условное обозначение (альтернативное обозначение)

Единица измерения

Определение

Напряжение питания

Un (Ucc) (Us)

(Vs) (Vbus) (Vcc) (Voo)

В

Постоянное напряжение, приложенное к выводам питания микросхемы.

Номинальное напряжение питания

Uhbom.

В

Постоянное напряжение, приложенное к входным выводам микросхемы, при котором обеспечиваются номинальные параметры при её длительной работе.

Ток потребления начальный МЧМС

1пДАЧ-

Ток, потребляемый микросхемой при номинальном напряжении питания, и до воздействия магнитного поля, (при В = 0).

Максимальный выходной ток

1вых.мАкс

(loMAx)

(Iq) Oolm)

Максимально допустимое значение выходного тока МЧМС или МУМ, не вызывающее необратимых изменений микросхемы.

Максимальная электрическая мощность, рассеиваемая микросхемой

Вт мВт

Мопщосгь при которой отклонение параметров микросхемы ог номинальных значений не превышает установленных пределов при длительной работе.

Выходное напряжение

Ubbix (Uout) (Uq) (Vq) (Vo) (Voq)

В

Напряжение на выходе МЧМС или МУМ при заданной величине индукщш управляющего магнитного поля.(В=0 или В=Вном)

Максимальное выходное напряжение

ивых.мАкс

(UouT.MAX-)

(Voh)

В

Предельное значение выходного напряжения МЧМС при котором линейность преобразования остается в пределах нормируемого значения.

Минимальное выходное напряжение

ивыхлшн-(Vol)

В

Минимальное значение выходного напряжения МЧМС при котором линейность преобразования остается в пределах нормируемого значения.

Чувсгвигельносгь микросхемы по напряжению

(Крутизна преобразования по напряжению)

Su (Sb) (S)

В/Тл мВ/мТл мВ/гс

Отношение приращения выходного напряжения (ивых) к величине индукщш магнитного поля (В), вызвавшего это приращение.

Чувсгвигельносгь микросхемы по току

(Крутизна преобразования по току)

Si (Sa) (S)

А/Тл мА/мТл мА/гс

Отношение приращения выходного тока (1вых) к величине индукщш магнитного поля (В), вызвавшего это приращение.

Номинальное значение индукщш управляющего магнитного поля

Bhom-

мТл

Предельное значение индукщш управляющего магнитного поля при котором гарантируется заданная линейность преобразования МЧМС.

Глава 3. Магниточувствительные и магнитоуправляемые ИС

Магнитоуправляемые и магниточувствительные интегральные схемы представляют собой особый класс современных изделий микромагнитоэлектроники.

Эти схемы содержат в одном полупроводниковом кристалле интегральный преобразователь магнитного поля (элемент Холла, магнитотранзистор или магниторезистор и т.п.) и электронную схему усиления и обработки сигнала. За рубежом такие изделия называют схемами Холла (Holl-effect integrated circuits).

В мире освоен вьшуск двух больших групп ИС: магниточувствительных ж магнитоуправляемых микросхем [4, 5, И, 12, 18, 19, 21, 60]. Основные параметры, термины и определения, применяемые для оценки качества магниточувствительных и магнитоуправляемых интегральных схем, приведены в табл. 3.1.



Продолжение таблицы 3.1.

Наименование параметра, термина.

Условное обозначение (альтернативное обозначение)

Единица измерения

Определенне

Ток потребления МУМ

1п.ном. Осе)

Pdd)

A mA

Ток, потребляемый магнитоуправляемой микросхемой при номинальном напряжении питания и уровне 1 на выходе. Ток, потребляемый магниточувствительной ИС, при номинальной нагрузке. (Rh = Rhom)-

Ток коммутации МУМ

Irom.

asw)

Pls) (Iq)

A mA

Допустимое значение тока, протекающего через открытый выходной транзистор (или ключ) микро-схемы.

Коммутируемое напряжение МУМ

Ukom. (Usw) (Uls)

В

Допустимое значение напряжения на коллекторе зак-рытого выходного транзистора магнитоуправляемой микросхемы.

Выходное напряжение низкого уровня МУМ

и^вых

(uW.)

(UoiJ (Vclh)

В

Напряжение на выходе магнитоуправляемой микросхемы, соответствующее логическому 0 .

Выходной ток низкого уровня МУМ

IBblX-(I ВЫХ-)

Ool) (Iql) asiow)

мА мкА

Выходной ток магнитоуправляемой микросхемы, соответствующий логическому 0

Выходное напряжение высокого уровня МУМ

(Uoh) (VchO

В

Напряжение на выходе магнитоуправляемой микросхемы, соответствующее логической 1 .

Выходной ток высокого уровня МУМ

(IBblX-)

Ooh) (Iqh) ashi*)

Выходной ток магнитоуправляемой микросхемы, соответствующий логической 1 .

Индукция срабатывания МУМ

(Bop) (ABonbb)

Тл мТл ГС

Значение индукции внешнего магнитного поля, при котором происходит переключение выходного уровня с высокого на низкий.

Индукция отпускания МУМ

Both-(Brp) (ABoEFbb)

Тл мТл ГС

Значение индукции внешнего магнитного поля, при котором происходит переключение выходного уровня с низкого на высокий.

Гистерезис магнитный МУМ

ДВ (ABhy)

(Bhy,)

(ABhys)

Разность между индукцией срабатывания и отпуска-ния МУМ.

Время включения МУМ

(tTLH)

(Твкл)

(tr) (tplh)

Интервал времени, в течение которого напряжение на выходе магнитоуправляемой микросхемы изменяется от высокого уровня к низкому (измеряется при 0,1 и 0,9 от номинального значения напряжения).

Время выключения МУМ

tfibnoi

(tTHlJ

(Твыкл)

(tf) (tphl)

Интервал времени, в течение которого напряжение на выходе магнитоуправляемой микросхемы изменяется от низкого уровня к высокому (измеряется при 0,1 и 0,9 от номинального значения напряжения).

Максимальная часшга срабатывания МУМ

макс (FcLK)

Гц кГц

Максимальная частота срабатывания МУМ при которой происходит уверенное срабатывание её выходного каскада.



Продолжение таблицы 3.1.

Наименование параметра, термина.

Условное обозначение (альтернативное обозначение)

Единица измерения

Определеппе

Предельная рабочая частота МЧМС

f МАКС*

Гц кГц МГц

Предельная частота синусоидально модулированного магнитного потока, при котором чувсгвигельносгь магнигочувствительной микросхемы падаст до значения 0,707 ог чувствительности при немодулированном потоке.

Рабочая полоса частот МЧМС

fpAB

(Af) (BW)

Гц кГц МГц

Полоса часшт синусоидально модулированного магнитного потока, при котором чувсгвигельносгь магнигочувствительной микросхемы падаст до значения 0,707 ог чувствительности при немодулированном потоке.

Предельный интервал индукций управляющего магнитного поля МЧМС

Тл мТл гс

Максимальное значение индукции магнитного поля при котором нелинейность преобразования не превышаст установленной в паспорте нормы. Определястся графическим путем по энергетической характеристике МЧМС.

Тепловое сопротивление консгрукщш МЧМС или МУМ

(Ga)

Вт/ с (Вт/% K/W

Показатель, который характеризуст конструкцию микросхемы и определяется по формуле: 1 = Р^ю / ( шж - Тд ) Где -Т^с > Тд - предельная и рабочая температура преобразователя; Р^икс максимально допустимая мощность, расссеиваемая преобразователем.

3.1. Магниточувствительные интегральные схемы

Выходной сигнал преобразователя магнитного поля (элемента Холла или магниторезистора) очень небольшой и составляет единицы милливольт. Для дальнейшего использования такого сигнала его необходимо усилить. Наиболее просто это вьшолняется путем интегрирования на одном и том же кристалле усилителя сигнала и, например, элемента Холла. Устройства такого рода называют магниточувствительными интегральными микросхемами.

Магниточувствительные схемы (МЧМС) относятся к аналоговым (линейным) интегральным микросхемам и являются преобразователями магнитного поля в выходной сигнал (напряжение, ток), пропорциональный величине индукции воздействующего магнитного поля. При использовании в качестве ПМП элемента Холла в зарубежных источниках магниточувствительные ИС иногда назьшают ЬОНЕТ (Linear Output Holl Effect Transducer - преобразователь с линейным выходом на основе эффекта Холла).

Принцип работы магниточувствительных ИС можно пояснить на примере одного из первых вариантов интегрального магнитоприемного устройства - магнитного датчика дифференциального усиления (DAMS -Differential Amplification Magnetic Sensor). Электрическая схема такого устройства приведена на рис. 3.1.


Общий Общий

Рис. 3.1. Электрическая схема интегрального магнитоприемного устройства типа DAMS

В данной схеме сигнал с элемента Холла поступает на базы транзисторов VT1 и VT2 и преобразуется в разность токов эмиттеров указанных транзисторов. Разность токов их коллекторов в конечном счете преобразуется в разность напряжений, выделяемых на сопротивлениях нагрузки R и Rj. Эта разность напряжений и является выходным сигналом устройства [12].

На рис. 3.2.а приведена типовая функциональная схема простейшей МЧМС, которая состоит из интегрального элемента Холла, стабилизатора напряжения, дифференциального усилителя (ДУ) и эмиттерного повторителя на транзисторе VT1. На рис. 3.2.6 дана электрическая схема технической реализации такой ИС.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122