हमें एक नए प्रकार के परिचालन एम्पलीफायर की आवश्यकता क्यों है, भले ही हमारे पास पहले से ही बहुत सारे उत्कृष्ट उत्पाद हों

कई निर्माताओं और हजारों उत्पादों के कारण, विशिष्ट मात्रा की सटीक गणना करना मुश्किल है। इसमें बेस मॉडल से प्राप्त वेरिएंट शामिल नहीं हैं जो केवल विद्युत मापदंडों, तापमान रेटिंग या पैकेज फॉर्म में थोड़ा भिन्न होते हैं।

ये बुनियादी, सरल और बहुमुखी एनालॉग घटक सिग्नल प्रोसेसिंग सिमुलेशन फ्रंट-एंड (एएफई), फिल्टर और सेंसर इंटरफेस में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। सर्किट में लागू करने के लिए पहले से ही कई कार्य हैं, लेकिन एज आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई), बुद्धिमान नियंत्रकों और असंख्य अन्य अनुप्रयोगों के उद्भव, जिन्हें वास्तविक दुनिया के साथ बातचीत करने की आवश्यकता होती है, कार्यात्मक आवश्यकताओं की सूची को और लंबा कर देते हैं।

बाजार में उपलब्ध परिचालन एम्पलीफायरों की पूरी श्रृंखला को देखते हुए, मध्य-अंत से लेकर उच्च-अंत परिशुद्धता तक, यह मान लेना आसान है कि नए उत्पादों की अब आवश्यकता नहीं है। हालाँकि, नए उत्पादों की हालिया रिलीज़ ने फिर से दिखाया है कि यह धारणा कितनी भोली है।

अल्ट्रा-लो ड्रिफ्ट के लिए नवीनतम परिचालन एम्पलीफायर नवाचार
पिछले वर्ष में, मुख्यधारा और मध्य स्तरीय आपूर्तिकर्ताओं ने दर्जनों नए परिचालन एम्पलीफायर लॉन्च किए हैं। इनमें से कुछ अत्यधिक विशिष्ट उत्पाद हैं, जैसे उच्च वोल्टेज परिचालन एम्पलीफायर या विद्युत पृथक परिचालन एम्पलीफायर, लेकिन अधिकांश अभी भी सामान्य आर्किटेक्चर हैं, केवल कुछ विशिष्टताओं में महत्वपूर्ण रूप से अनुकूलित हैं।

हाल ही में जारी किए गए निम्नलिखित तीन परिचालन एम्पलीफायरों में अल्ट्रा-लो ड्रिफ्ट विशेषताएं हैं:

एनालॉग डिवाइस MAX74810ARMZ-RL: एक हेलिकॉप्टर स्थिर, कम बिजली की खपत, दोहरी चैनल, कम शोर के साथ शून्य बहाव परिचालन एम्पलीफायर, समय, तापमान और वोल्टेज भिन्नता के साथ उच्च समग्र सटीकता बनाए रखने के लिए ग्राउंड इंडक्शन इनपुट और रेल-टू-रेल आउटपुट।
STMicroelectronics TSZ901IYLT: AEC-Q100 द्वारा प्रमाणित एक परिचालन एम्पलीफायर, जो कंपनी की TSZ श्रृंखला से संबंधित है, लगभग शून्य बहाव और अल्ट्रा-लो ऑफसेट वोल्टेज के साथ, ये दोनों उच्च-प्रदर्शन सेंसर के सिग्नल कंडीशनिंग के लिए प्रमुख गुण हैं।
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स का TLV488PWR: एक 36 वी, 14 मेगाहर्ट्ज चॉपर स्टेबल, जीरो ड्रिफ्ट, 4 चैनल, मल्टीप्लेक्सर फ्रेंडली सीएमओएस प्रिसिजन ऑपरेशनल एम्पलीफायर
आपूर्तिकर्ताओं और डिजाइनरों के बीच आम दुविधाएँ
इस तरह के अत्यधिक लोकप्रिय उपकरण के लिए, आपूर्तिकर्ता और उपयोगकर्ता दोनों का पारंपरिक परिचालन एम्पलीफायर के प्रति एक जटिल और विरोधाभासी रवैया है। आपूर्तिकर्ता इन पुराने उपकरणों का उत्पादन जारी रखना चाहते हैं क्योंकि वे लाभदायक हैं और उनकी विनिर्माण और परीक्षण प्रक्रियाएँ पूर्वानुमानित हैं; उपयोगकर्ताओं को उनकी आवश्यकता है क्योंकि वे उनके प्रदर्शन और बारीकियों को समझते हैं। साथ ही, दोनों पक्ष नए उत्पादों के संभावित लाभ प्राप्त करने की उम्मीद करते हैं: आपूर्तिकर्ताओं के लिए दीर्घकालिक बाजार बंधन और उपयोगकर्ताओं के लिए बेहतर सिस्टम प्रदर्शन।

यद्यपि परिचालन एम्पलीफायर कार्य में सरल बुनियादी मॉड्यूल हैं, उनमें बड़ी संख्या में महत्वपूर्ण और अक्सर बहुत सूक्ष्म प्रदर्शन पैरामीटर होते हैं। यद्यपि आवश्यक परीक्षण और उसके बाद के डेटा विश्लेषण अत्यधिक स्वचालित हैं, इन प्रयासों को शुरू करने, पूरा करने और दस्तावेजीकरण करने के लिए आवश्यक समय और प्रयास अभी भी महत्वपूर्ण है।- जी।

पूरी तरह से परीक्षण करने के लिए महत्वपूर्ण और कठिन मापदंडों में से एक तापमान के साथ इनपुट बायस करंट (आईबी) की भिन्नता विशेषताएँ हैं, जैसा कि MAX74810ARMZ-RL (छवि 1) में दिखाया गया है।

चित्र 1: तापमान के साथ MAX74810ARMZ RL का IB वक्र; ये वक्र सटीक एएफई डिजाइनरों के लिए महत्वपूर्ण हैं। चित्र स्रोत: एनालॉग डिवाइस)

परिचालन एम्पलीफायर विनिर्देश आम तौर पर परीक्षण के तहत हजारों उपकरणों के लिए इनपुट स्क्यू वोल्टेज (वीआईओ) वितरण आंकड़े प्रदान करते हैं। ये प्लॉट (उदाहरण के लिए TSZ901IYLT के लिए चित्र 2) उपयोगकर्ता को यह विश्वास प्रदान करते हैं कि आपूर्तिकर्ता की उत्पादन प्रक्रिया स्थिर और प्रबंधनीय है, जिससे सिमुलेशन विश्वसनीयता और डिज़ाइन आत्मविश्वास में काफी सुधार होता है।

चित्र 2: TSZ901IYLT का VIO वितरण आरेख डिजाइनरों को यह विश्वास दिलाता है कि उत्पादन प्रक्रिया सख्ती से नियंत्रित है। चित्र स्रोत: एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स)

आपूर्तिकर्ता को कुछ मापदंडों के लिए अधिकतम (या न्यूनतम) मान भी इंगित करना होगा क्योंकि विशिष्ट मान केवल प्रारंभिक अनुमान के लिए हैं और स्पाइस जैसे टूल द्वारा संपूर्ण सिस्टम विश्लेषण की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं। परिचालन एम्पलीफायर पैरामीटर तालिकाएँ, जैसे कि टीएलवी488पीडब्ल्यूआर के लिए चित्र 3, कठोर इंजीनियरिंग मूल्यांकन का समर्थन करने के लिए पूर्ण तापमान सीमा पर विशिष्ट और अधिकतम मान देती हैं। इन मापदंडों को आमतौर पर सारणीबद्ध रूप में प्रस्तुत किया जाता है, जिसमें ऑफसेट वोल्टेज और इनपुट बायस करंट जैसे मापदंडों के विशिष्ट मूल्य शामिल होते हैं।

चित्र 3: TLV488PWR जैसे उपकरणों के कठोर डिज़ाइन मूल्यांकन के लिए विशिष्ट और अधिकतम मान आवश्यक हैं; परिचालन एम्पलीफायर आपूर्तिकर्ता आवश्यकतानुसार सारणीबद्ध रूप में प्रदान करेगा। चित्र स्रोत: टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स)

किसी आपूर्तिकर्ता द्वारा नया उत्पाद लॉन्च करने के क्या लाभ हैं?
क्या इतना बड़ा अनुसंधान एवं विकास निवेश और लागत आपूर्तिकर्ताओं के लिए सार्थक है? कुल मिलाकर, उत्तर हाँ है। एक सफल सिम्युलेटर अक्सर कई वर्षों तक लगातार स्थिर और लाभदायक राजस्व में योगदान करने में सक्षम होता है। यदि आपूर्तिकर्ता कार्यों, विशेषताओं और प्रदर्शन विशिष्टताओं का सटीक संयोजन प्राप्त कर सकता है, और ग्राहक के सफल उत्पाद से मेल खा सकता है, तो परिचालन एम्पलीफायर का उपयोग वर्तमान और अगली पीढ़ी के डिजाइनों में किए जाने की संभावना है। आख़िरकार पारंपरिक पसंदीदा मॉडल का विकल्प हासिल हो जाता है।

किसी परिपक्व डिवाइस को बदलना आसान नहीं है। प्रोसेसर के विपरीत, एक विश्वसनीय परिचालन एम्पलीफायर, जिसे एक बार अपनाया जाता है, आमतौर पर आसानी से प्रतिस्थापित होने के बजाय लंबे समय तक उपयोग किया जाता है। फिर, डिज़ाइनर पुराने, अपेक्षाकृत खराब परिचालन वाले एम्पलीफायरों को नए मॉडल से बदलने के इच्छुक क्यों नहीं हैं?

इसका कारण यह है कि डिजिटल उपकरणों की तुलना में एनालॉग डिवाइस सूक्ष्म विशेषताओं और डिजाइन, लेआउट और उत्पादन प्रक्रियाओं में व्यक्तिगत अंतर के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। अनुभवी एनालॉग सर्किट डिजाइनर नए उपकरणों को आसानी से बदलने और सीखने और सत्यापन की लागत वहन करने के लिए तैयार नहीं हैं जब तक कि पर्याप्त कारण न हों; जो डिज़ाइनर डिजिटल होते हैं वे सिमुलेशन विवरण में गहराई तक जाने के लिए अनिच्छुक होते हैं। उनका सामान्य विचार है: "जब तक यह पर्याप्त है, इसे अपरिवर्तित रखें और परियोजना के साथ आगे बढ़ते रहें।"

आपूर्तिकर्ताओं और डिजाइनरों के लिए, नए उत्पाद के अन्य दीर्घकालिक लाभ भी हैं:

परिपक्व विनिर्माण और परीक्षण प्रक्रियाएं उत्पादन और आपूर्ति जोखिमों को काफी कम कर देती हैं।
विनिर्माण प्रौद्योगिकी में सुधार और उच्च उपज से आपूर्तिकर्ताओं के लिए उच्च मार्जिन हो सकता है।
पार्ट्स को कई ओईएम डिजाइनरों द्वारा अनुमोदित विक्रेताओं और घटक सूचियों में सूचीबद्ध किया गया है, इसलिए कंपनी को उन्हें सामग्री के उत्पाद बिल (बीओएम) में जोड़ते समय कोई चिंता नहीं है।
इस "बदलने में आसान नहीं" डिज़ाइन अवधारणा का एक विशिष्ट उदाहरण बूर ब्राउन INA133 उपकरण एम्पलीफायर है, जो एक विशेष परिचालन एम्पलीफायर टोपोलॉजी है। यह उपकरण 1998 के आसपास पेश किया गया था और अभी भी कई प्रकार के पैकेज और ग्रेड की पेशकश कर रहा है, जैसे कि टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स का INA133UA/2K5 (2000 में बूर-ब्राउन के अधिग्रहण के बाद हासिल किया गया)।

बेशक, बड़ी संख्या में नए और पुराने परिचालन एम्पलीफायर उत्पादों का सामना करते हुए, विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त मॉडल का चयन कैसे किया जाए यह एक बड़ी चुनौती बन गई है। कुछ डिज़ाइनर कम संख्या में विश्वसनीय आपूर्तिकर्ताओं के साथ शुरुआत करते हैं, जबकि अन्य उद्योग के अनुभव पर भरोसा करते हैं। एआई आवश्यक मापदंडों, अपेक्षित मापदंडों और अन्य मापदंडों के न्यूनतम/अधिकतम मूल्यों को दर्ज करके यहां मदद करने में सक्षम हो सकता है, जो प्राथमिकता के आधार पर क्रमबद्ध उपयुक्त परिचालन एम्पलीफायरों की एक सूची लौटाता है।

यह एक अच्छा प्रवेश बिंदु है, लेकिन चयन को सीमित करने और दस्तावेज़ीकरण को देखने और विक्रेता संपर्कों के साथ एक-से-एक संवाद करने की तुलना में इन उपकरणों की बारीकियों को वास्तव में समझने का कोई बेहतर तरीका नहीं है।