|
|
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.
|
|
|