幾年前，ADI開始推出新的集成無源技術計劃 (iPassives™)。ADI旨在通過這項計劃提供二極管
、電阻、電感和電容等無源元件，從而能夠更廣泛地涵蓋信號鏈設計，同時克服現有采用無源元件方法的局限性和複雜性。ADI的客戶群對具有高效空間尺寸的更完整解決方案的需求，也推動了這項計劃的發展。從設計人員的角度來看
，iPassives可以被視為一種靈活的設計工具，能夠在極短的開發周期內設計出具有同類最佳性能和魯棒性的係統解決方案。ADI擁有許多信號調理IC，我們擁有的獨特矽製造工藝使這些IC能夠實現卓越的性能。ADIkeyichongfenliyongqixianyouchanpindeduoyangxinglaishengchanjuyouzhuoyuexingnengtezhengdejichajiyongxitong，erwuxukaifagaodufuzadejichengliucheng。zaigaodukedingzhidewangluozhongjiangjichengwuyuanjishuyusuoyouzhexiexianyoujishujinmijiehe，bingliyongxitongjifengzhuangjishujinxingfengzhuang，congerkechuangjianwanquanjingguorenzheng、測試和表征的Module®qijian。yiqiancaiyongbanjijiejuefangandexitongxianzaikeyijianhuaweidangeqijian。congwomendekehujiaodulaikan
，tamenxianzaikeyihuodewanzhengdejiejuefangan，juyouchusedekaixiangjiyongxingneng
，kesuoduankaifazhouqibingjieyuechengben

，erqiesuoyouzhexiedouzaifeichangjincoudefengzhuangneishixian。

 

無源技術

 

xianzai
，womenlaijianyaohuiguyixiajichuzhishi，huixiangyixiashenmeshiwuyuanyuanjian。wuyuanyuanjianshiwuxudianyuangongdiandeqijian
，tamendedianliuhedianyazhijiandeguanxixiangduijiandan。zhexieyuanjianbaokuodianzu
、電容、電感、變壓器（即有效耦合電感）和二極管。有時電流-電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)

，就(jiu)像(xiang)電(dian)阻(zu)中(zhong)電(dian)流(liu)隨(sui)電(dian)壓(ya)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)一(yi)樣(yang)。對(dui)於(yu)二(er)極(ji)管(guan)來(lai)說(shuo)，電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)也(ye)存(cun)在(zai)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)
，隻(zhi)是(shi)這(zhe)種(zhong)關(guan)係(xi)是(shi)指(zhi)數(shu)關(guan)係(xi)。在(zai)電(dian)感(gan)和(he)電(dian)容(rong)中(zhong)，該(gai)關(guan)係(xi)是(shi)電(dian)流(liu)對(dui)電(dian)壓(ya)的(de)瞬(shun)態(tai)依(yi)賴(lai)性(xing)。表(biao)1所示為四種基本無源元件定義這些關係的公式：

 

表1. 主要無源元件的基本公式

 

無源器件既可以單獨使用
，也可以串聯或並聯，是模擬信號處理（RLC用於放大

、衰減
、耦合、調諧和濾波）
、數字信號處理（上拉電阻
、下拉電阻和阻抗匹配電阻）、EMI抑製（LC噪聲抑製）和電源管理（R用於電流檢測和限製
，LC用於能量累積）的重要組成部分。

 

分立元件的局限性

 

過去

，無源元件是分立的，這意味著它們是分別製造的，並且在電路中通過印刷電路板 (PCB) 上的導線或電源軌相連。隨著時間的推移，它們沿著三條路徑發展演變：更小的尺寸、更(geng)低(di)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)更(geng)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)。這(zhe)些(xie)發(fa)展(zhan)現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)很(hen)成(cheng)熟(shu)並(bing)經(jing)過(guo)了(le)優(you)化(hua)，但(dan)是(shi)占(zhan)位(wei)尺(chi)寸(cun)和(he)高(gao)度(du)尺(chi)寸(cun)意(yi)味(wei)著(zhe)分(fen)立(li)無(wu)源(yuan)元(yuan)件(jian)總(zong)是(shi)限(xian)製(zhi)了(le)縮(suo)小(xiao)整(zheng)體(ti)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)麵(mian)積(ji)和(he)體(ti)積(ji)的(de)努(nu)力(li)成(cheng)效(xiao)。無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)通(tong)常(chang)在(zai)一(yi)個(ge)應(ying)用(yong)中(zhong)占(zhan)物(wu)料(liao)清(qing)單(dan)的(de)80%以上
，占線路板麵積約60%
，占整個元件支出約20%。這些因素綜合在一起帶來了非常複雜的庫存控製和存儲挑戰。

 

jiuqibenzhieryan，fenliqijianshidanduchulideyuanjian。jinguankenengyouyixiefangfakeyiquebaocongmouxiegongyipicizhongxuanzeyuanjian，danmeigeyuanjianrengranjuyougaodudedutexing。raner，dangxuyaofeichangpipeideyuanjianshi，zheshiyigexianzhudequedian。duiyuxuyaopipeideshebeilaishuo，yuanjianzhijiandedutexinghechayixinghuidaozhiwucha，congerjiangdishijianlingdiandedianluxingneng。ciwai


，zaidianludegongzuowendufanweineijishiyongshoumingqijian

，zhezhongxingnengxiajiangzongshiyuelaiyuezaogao。

 

分立無源器件的另一個缺點是各個元件的組裝和布線非常耗時
，並且還占用很大的空間。這些元件使用焊接工藝連接，一般是通過通孔或表貼封裝技術(SMT)組裝。通孔是一種比較老的組裝技術
，它將帶引線的器件插入PCB的孔中，任何多餘的引線長度都將被折彎並切除
，並通過波峰焊將器件的引線連接至PCB互連電源軌。表貼封裝幫助實現了更小的無源元件。在這種情況下，在PCB上蝕刻貼裝連接圖案，將焊錫膏覆蓋在圖案上，接著使用貼片機來定位放置SMT元件。然後，PCB經過回流焊工藝（其間焊錫膏液化並建立電氣連接）
，並在冷卻時
，焊錫膏凝固並將SMT元件機械連接到PCBshang。zheliangzhongzuzhuangjishudezhuyaowentishi，hanjieguochengkenengfeichangbukekao，zaiquexianmubiaoshimeibaiwanfenzhijidexingyezhong，zheyidianyuelaiyuelingrendanyou。zaiquebaohandiankekaoxingfangmianyoujigeyinsufeichangzhongyao：焊錫膏的實際成分（現在基本上都是無鉛的，因此可靠性降低）、回流焊工藝中的機械穩定性（機械振動可使焊點幹燥)、焊錫膏的純度（任何汙染物都會對焊點的可靠性產生負麵影響)，以及回流焊工藝中的時間與溫度。焊錫膏加熱的速度如何、shijiwenduhewendudejunyunxingzenyangyijihanxigaojiaredeshijiandoufeichangguanjian。qizhongderenhebianhuadoukenengdaozhilianjiehanpanhuotongkongdesunhuai
，huozheyekenengyinqiqijianshangdejixieyingli，suizheshijiandetuiyierdaozhiguzhang。

 

在PCBshangcaiyongwuyuanyuanjiandelingyigejuxianshi
，youyutamenbanshangfenbuzaigechu
，zouxianxuyaohenchang。zhekenenghuiyinruweijirudejishengcanshu，congershixingnenghejieguodekezhongfuxingshouxian。tongchang
，PCB走線具有大約1 nH/mm自感的長度和電容，取決於線寬和與附近走線的距離。PCB走線的容差導致了寄生參數的變異，所以不僅帶來寄生效應的破壞性，而且它們還是不可預測的。在PCB板上縮小容差會增加成本。

 

無源器件還提供了許多與外界的潛在接觸點，這些接觸點經手動處理或機器處理可能會引起ESD事件。同樣，這對整體可靠性和魯棒性會造成不利影響和風險。

 

集成無源器件的優勢

 

在深入探討集成無源器件相比分立無源器件的優勢之前
，我們首先概述一下集成無源器件的起源。集成電路現在包含了許多晶體管（實際上是數百萬個），它們由精細的金屬互相連接在一起。針對模擬類的應用
，業界還開發了特殊的工藝，如DAC和ADC中zhong除chu了le晶jing體ti管guan，還hai包bao含han電dian阻zu和he電dian容rong等deng無wu源yuan元yuan件jian。為wei了le實shi現xian這zhe些xie精jing密mi的de模mo擬ni應ying用yong所suo需xu的de性xing能neng，已yi經jing開kai發fa出chu質zhi量liang非fei常chang高gao的de無wu源yuan元yuan件jian。用yong來lai構gou建jian集ji成cheng無wu源yuan器qi件jian的de正zheng是shi這zhe些xie高gao質zhi量liang的de無wu源yuan元yuan件jian。正zheng如ru集ji成cheng電dian路lu中zhong包bao含han許xu多duo晶jing體ti管guan一yi樣yang
，集ji成cheng無wu源yuan器qi件jian可ke以yi在zai一yi個ge非fei常chang小xiao的de封feng裝zhuang內nei包bao含han許xu多duo高gao質zhi量liang的de無wu源yuan元yuan件jian。與yu集ji成cheng電dian路lu一yi樣yang，集ji成cheng無wu源yuan器qi件jian在zai大da麵mian積ji襯chen底di（晶圓）上製造，同時生成多個無源網絡。

 

yufenliwuyuanyuanjianxiangbi，jichengwuyuanqijianzuiyinrenzhumudeyoushizhiyishikeyishixianjingquepipei。zaizhizaojichengwuyuanwangluoshi
，wangluoneidesuoyouyuanjiandoushizaixiangtongtiaojianxiatongshizhizaode，juyouxiangtongdecailiao，erqieyouyuwangluojincou，jibenshangshizaitongyiweizhi。caiyongzhezhongfangshizhizaodewuyuanyuanjianbifenliwuyuanyuanjiangengkenengjuyouchusedepipei。weileshuomingzheyidian

，womenjiasheyouyigeyingyongxuyaolianggepipeidedianzu。zhexiedianzuzaiyuanxingchendi（如矽晶圓）上製造，如圖1所示。由於細微的工藝差異，如電阻薄膜的厚度、薄膜的化學性質
、接觸電阻等，因此在同一個批次內將存在一定的阻值差異
，而在多個批次裏差異值更大。在圖1所示的例子中，深綠色表示電阻在容差範圍的高位值端，黃色表示電阻在容差範圍的低位值端。

duiyubiaozhundefenliqijianlaishuo，lianggedianzuzhongderenyiyigedoukenenglaizibutongdezhizaopici

，rutuzhongyonghongsebiaoshidelianggedandudedianzu。zhelianggefenlidianzuzhijiankeguanchadaoderongchafanweikenengshizhenggegongyiderongchafanwei，yincipipeijiaocha。duiyuyouteshudedinggouxianzhieryan
，youkenengcongtongyigepicizhongxuanzezhelianggefenlidianzu
，rutuzhongyonglansebiaochudelianggedandudedianzu。zhelianggedianzuzhijiankeguanchadaoderongchazhihuishizaitongyigepicineiderongchafanwei。suiranzhelianggedianzuzhijiandepipeijiangyouyusuijifenliqijiandeqingkuang
，danrengyoukenengchuxianmouzhongchengdudebupipei。zuihou，duiyujichengwuyuanqijian，lianggedianzulaizitongyigexinpian，rutu1黑hei色se所suo示shi。這zhe兩liang個ge電dian阻zu之zhi間jian唯wei一yi可ke觀guan察cha到dao的de容rong差cha是shi在zai同tong一yi個ge管guan芯xin內nei的de容rong差cha範fan圍wei。因yin此ci

，這zhe兩liang個ge電dian阻zu之zhi間jian的de匹pi配pei將jiang非fei常chang出chu色se。此ci外wai
，使shi用yong交jiao叉cha四si邊bian形xing布bu局ju的de其qi他ta技ji術shu和he其qi他ta方fang法fa可ke以yi進jin一yi步bu嚴yan格ge限xian製zhi兩liang個ge電dian阻zu之zhi間jian的de擴kuo散san
，使shi元yuan件jian的de匹pi配pei達da到dao最zui佳jia值zhi。集ji成cheng無wu源yuan元yuan件jian之zhi間jian的de匹pi配pei不bu僅jin在zai時shi間jian零ling點dian比bi分fen立li無wu源yuan元yuan件jian要yao好hao得de多duo
，而er且qie由you於yu其qi製zhi造zao已yi經jing很hen好hao地di耦ou合he
，因yin此ci在zai整zheng個ge溫wen度du
、機械應力和使用壽命範圍內都可保持更好的匹配記錄。

 

圖1. 分立電阻與無源電阻的匹配比較。

 

集成無源器件中的各個元件緊密地放置在一起（實際上在微米範圍內），因此，互連寄生參數（如布線電阻和電感）可以保持在極低的水平。在PCB上(shang)，由(you)於(yu)走(zou)線(xian)容(rong)差(cha)和(he)元(yuan)件(jian)放(fang)置(zhi)容(rong)差(cha)，互(hu)連(lian)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)可(ke)能(neng)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。由(you)於(yu)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)中(zhong)采(cai)用(yong)微(wei)影(ying)工(gong)藝(yi)，因(yin)此(ci)使(shi)用(yong)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)的(de)互(hu)連(lian)容(rong)差(cha)和(he)元(yuan)件(jian)放(fang)置(zhi)容(rong)差(cha)都(dou)很(hen)小(xiao)。在(zai)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)中(zhong)，不(bu)僅(jin)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)非(fei)常(chang)小(xiao)，而(er)且(qie)這(zhe)些(xie)為(wei)數(shu)不(bu)多(duo)的(de)參(can)數(shu)還(hai)是(shi)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)，因(yin)此(ci)可(ke)靠(kao)性(xing)很(hen)高(gao)。

 

通tong過guo集ji成cheng無wu源yuan器qi件jian實shi現xian無wu源yuan網wang絡luo的de小xiao型xing化hua，為wei電dian路lu板ban直zhi接jie帶dai來lai小xiao尺chi寸cun的de優you勢shi。這zhe直zhi接jie使shi電dian路lu板ban成cheng本ben降jiang低di，並bing允yun許xu在zai更geng小xiao的de占zhan位wei空kong間jian上shang實shi現xian更geng多duo功gong能neng和he更geng高gao性xing能neng。使shi用yong集ji成cheng無wu源yuan器qi件jian時shi，構gou建jian多duo通tong道dao係xi統tong變bian得de更geng加jia實shi際ji可ke行xing。

 

集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)顯(xian)著(zhu)優(you)勢(shi)是(shi)其(qi)整(zheng)個(ge)布(bu)線(xian)網(wang)絡(luo)周(zhou)圍(wei)的(de)魯(lu)棒(bang)性(xing)。集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)本(ben)質(zhi)上(shang)是(shi)在(zai)一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)的(de)單(dan)元(yuan)裏(li)一(yi)起(qi)鍛(duan)造(zao)，用(yong)玻(bo)璃(li)密(mi)封(feng)

，然(ran)後(hou)進(jin)一(yi)步(bu)由(you)牢(lao)固(gu)的(de)塑(su)料(liao)封(feng)裝(zhuang)進(jin)行(xing)保(bao)護(hu)，而(er)不(bu)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的(de)焊(han)接(jie)連(lian)接(jie)。在(zai)集(ji)成(cheng)無(wu)源(yuan)網(wang)絡(luo)中(zhong)，不(bu)存(cun)在(zai)焊(han)點(dian)幹(gan)燥(zao)
、腐蝕或元件錯位的問題。

 

集成無源網絡密封性能出色帶來的另一個優勢是，係統中暴露節點的數量大大減少。因此
，係統因意外短路或靜電放電 (ESD) 事件損壞的可能性顯著降低。

 

weihuhekongzhirenhedianlubanzuzhuangdeyuanjiankucundoushiyixiangfeichangfuzaderenwu。jichengwuyuanqijianzaiyigeqijianneibaohanduogewuyuanyuanjian

，dadajianqinglekehudewuliaoqingdanfudan

，congerjiangdiyongyouchengben。kehukeyihuodejingguowanquanceshihechongfenyanzhengdejichengwuyuanwangluo。zheyiweizhe，zuizhongxianlubangoujiandechanliangdedaotigao，zhebujinkeyijinyibujieshengchengben，haikeyitigaogongyingliandekeyucexing。

 

使用ADI的集成無源器件(iPassives)

 

如前所述，高質量的無源器件一直是ADIduonianlaizhongduochanpinsuoshixiandedianluxingnengdehexin。zaiciqijian
，wuyuanqijiandefanweibuduankuodabingqiezhiliangbuduantigao，jichengwuyuanqijianchanpinzuhexianzaibaohandaliangyuanjian。jichengwuyuanqijiancaiyongmokuaihuagongyi，zheyiweizhezhiyouzaixuyaotedingyuanjianshicaixuyaozhixingshengchanmouzhongleixingwuyuanqijiansuoxudegongyibuzhou。iPassives網絡的構建基本上隻需要必需的工藝複雜性，不多也不少。如圖2所示，有許多無源構建塊可供選擇，構建一個集成無源網絡就像將所需元件拚裝在一起一樣簡單。

 

圖2. iPassives構建塊。

 

如本文前麵所述
，集成無源器件與分立無源器件相比具有許多優勢。ADI將它們用於Moduleqijianzhong，jinyibujiaqianglezhexieyoushi。zhexiemokuailiyonglegezhongjichengdianludegongneng。zhexiedianlutongguoliangshendingzhidegongyijinxingzhizao，suotigongdezengqiangxingnengshiwufatongguoqitarenhedanyigongyishixiande。ADI正在使用iPassives將這些集成電路連接在一起，由此在單個器件內構建完整的精密信號鏈。圖3中的兩個Module器件示例包括數據轉換器、放大器和其他元件，通過采用集成無源器件構建的無源增益和濾波網絡將它們結合在一起。

 

圖3. 使用iPassives的μModule產品示例。

 

ADI生產高度可定製的精密信號調理係統。采用來自大量經現場驗證的IC產品組合的可重複使用的方法，並將其與iPassivesdeduogongnengxingxiangjiehe，congershikaifazhouqishijianhechengbendouxianzhuxiajiang。zheyijuedingweikehutigonglejudadeyoushi
，shikehukeyizixingliyongzuixianjindexingnenggengkuai、更高效地進入市場。

 

結論

 

乍一看，使用集成無源器件可能隻會比其他更成熟的方法顯得略微有利。然而，實際優勢更為顯著
，ADI采用iPassives不僅重新定義了可以實現的功能，還重新定義了速度、成本和設計尺寸，使之對客戶更為有利。

 

 

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