Adatlapok értelmezése és használata

Elektronika II

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2022 © CC BY 4.0,

Tartalom

Az elektronikai alkatrészekhez a gyártók részletes leírást adnak meg az adatlapban (data sheet). Az adatlapnak több funkcionálisan elkülönülő része van. A célok közé tartozik a figyelem felhívása (egyfajta reklámozás), a tulajdonságok leírása, használati, rendelési útmutatás is.

Főoldal

Az adatlapok első oldala összefoglalja az áramkör legfontosabb tulajdonságait, alkalmazási területeit. Jellemzően négy részre osztható fel.

  1. Features - Minden áramkörnek vannak kifejezetten előnyös tulajdonságai, bizonyos feladatok hatékony elvégzésére tervezték. Ez a rész ennek megfelelően címszavasan felsorolja a legalapvetőbb paramétereket.
  2. Applications - a tipikus alkalmazások megnevezéseit látjuk felsorolásszerűen, melyekben az áramkör előnyösen használható.
  3. Description - pár mondatos szövegben írja le, milyen célra fejlesztették az áramkört, milyen alapvető tulajdonságokkal, előnyökkel rendelkezik.
  4. Ábrát is láthatunk az első oldalon, ami többféle információt adhat meg jellemzően az alábbiak közül egyet:
    • Typical application - tipikus alkalmazást, kapcsolási rajzot
    • Functional block diagram - működési vázlatot
    • Pin connection - a tokozásokat és kivezetések írja le

Tartalomjegyzék, reviziók

A főoldalt tartalomjegyzék követi. Ez a szokásos módon segíti az egyes részek megismerését és megtalálását.

Ennél fontosabb, hogy a reviziókról is megad információt, melyek hibajavításokat, kiegészítéseket jelenthetnek. Láthatjuk a módosítások listáját, az aktuális verzió dátumát és betűjelét.

Az adatlapot mindig a gyártó oldaláról töltsük le, itt található a legújabb, megbízható változat.

Specifikációk

A specifikációk részben Electrical characteristics megnevezésű táblázatokban adják meg a működési paraméterek értékét. Ezeket kategóriák szerint csoportosítják, megadják a paraméterek nevét, jelölését, a kapcsolódó működési/tesztelési feltételeket, a pamatéterek értékeit és a kapcsolódó mértékegységet.

Több táblázat is lehet az adatlapban, a táblázatok fejlécében látható, milyen esetre vonatkozik a táblázat. Ilyen lehet a tápfeszültségek értéke vagy más általános jellemző.

Az alábbi táblázat egy jellemző részletet mutat be az OP07D műveleti erősítő adatlapjából.

VS = ±5.0 V, TA = 25ºC, unless otherwise specified.
Parameter Symbol Test Conditions/Comments Min Typ Max Unit
INPUT CHARACTERISTICS
Offset Voltage VOS 40 150 µV
0ºC≤TA≤70ºC 250 µV
-40ºC≤TA≤+125ºC 350 µV
Input Bias Current IB 0.2 1 nA
-40ºC≤TA≤+125ºC 1 nA
Input Offset Current IOS 0.1 1 nA
-40ºC≤TA≤+125ºC 1 nA
Input Voltage Range -3.5 +3.5 V
Common-Mode Rejection Ratio CMRR VCM=±3 V 120 127 dB
-40ºC≤TA≤+125ºC 120 dB
Open-Loop Gain AVO RL=2kΩ to ground, VO=±3 V 1000 10,000 V/mV
-40ºC≤TA≤+125ºC 1000 V/mV
Offset Voltage Drift ΔVOS/ΔT 0ºC≤TA≤70ºC 0.5 1.8 µV/ºC
-40ºC≤TA≤+125ºC 0.5 1.4 µV/ºC
OUTPUT CHARACTERISTICS
Output Voltage Swing VOUT ±3.95 4.1 V
0ºC≤TA≤70ºC ±3.95 V
Short Circuit Current ISC 27 mA
Output Current IO VO=3.5V 15 mA
POWER SUPPLY
Power Supply Rejection Ratio PSRR VS=±4.0V to ±18.0V 115 130 dB
Supply Current/Amplifier ISY VO=0V 1.1 1.25 mA
0ºC≤TA≤70ºC 1.45 mA
-40ºC≤TA≤+125ºC 1.75 mA
DYNAMIC PERFORMANCE
Slew Rate SR RL=10 kΩ 0.2 V/µs
Gain Bandwidth Product GBP 0.6 MHz
Phase Margin 80 Degrees
NOISE PERFORMANCE
Voltage Noise en p-p 0.1 Hz to 10 Hz 0.28 µV p-p
Voltage Noise Density en f = 1 kHz 10 nV/√Hz
Current Noise Density in 0.074 pA/√Hz

Tipikus, minimum és maximum értékek

Az adatlapban három oszlopban adják meg az egyes paraméterek értékeit.

Megjegyzések

Az adatlapi paraméterekhez tartozhatnak megjegyzések is, melyekre fontos figyelni. Néhány példa:

Note 2: This parameter is specified by design and/or characterization and is not tested in production.
Note 4: The input bias current is the average of the currents into the positive and negative input pins.
Note 7: Full Power Bandwidth is calculated from slew rate using the following equation: FPBW = SR/(2 π ⋅ VPEAK)

Szakkifejezések magyarázata

Előfordulhat, hogy az adatlapban elmagyarázzák egy paraméter jelentését, annak ellenére, hogy ez elvileg ismert a szakmában. Ilyenre látunk példát a TL071 műveleti erősítő adatlapjában:

8.3.2 Slew Rate
The slew rate is the rate at which an operational amplifier can change the output when there is a change on the input. These devices have a 13-V/µs slew rate.

Abszolút maximum értékek

Az adatlap kiemelten fontos része megadja azokat határértékeket, melyeket a működés során maradéktalanul be kell tartani a károsodás, megbízhatatlanság elkerülése érdekében. Ezeknek a betartása nem jelenti azt, hogy az áramkör megfelelően működik, ahhoz a működési paramétereket kell alapul venni.

Az alábbi táblázat az ADA4522-2 műveleti erősítőre vonatkozó értékeket adja meg:

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
Parameter Rating
Supply Voltage 60 V
Input Voltage ±(V-)-300 mV to (V+)+300 mV
Input Current (Note 1) ±10 mA
Differential Input Voltage ±5 V
Output Short-Circuit Duration to GND Indefinite
Storage Temperature Range -65ºC to +150ºC
Operating Temperature Range -40ºC to +125ºC
Junction Temperature Range -65ºC to +150ºC
Lead Temperature (Soldering, 60 sec) 300ºC

Egy kiegészítő megjegyzést is láthatunk:

Note 1: The input pins have clamp diodes to the power supply pins. Limit the input current to ± 10 mA or less whenever input signals exceed the power supply rail by 300 mV.

A paraméterek többsége közvetlenül értékekkel adott, de függhet más mennyiségtől is, mint például a bemeneti feszültség.

Gyártótól függetlenül szerepel az adatlapokban az alábbi szöveg, ami egyértelműen fogalmaz:

Stresses above those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. This is a stress rating only; functional operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the operational section of this specification is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

Elektrosztatikus kisülés

Az integrált áramkörök érzékenyek az érintésre, ami több kV nagyságú feszültséget is jelenthet a sztatikus feltöltődés miatt. Bár tartalmaznak védőáramköröket, a megbízhatóság csak akkor teljes, ha megfelelő körülményeket biztosítunk a felhasználáskor. Erre is általános szövegezés figyelmeztet:

ESD (Susceptible)
ESD (electrostatic discharge) sensitive device. Charged devices and circuit boards can discharge without detection. Although this product features patented or proprietary protection circuitry, damage may occur on devices subjected to high energy ESD. Therefore, proper ESD precautions should be taken to avoid performance degradation or loss of functionality.

Hőmérsékleti adatok

A félvezetők hőmérséklettűrése is korlátos, amit egyrészt láthatunk az ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS táblázatban, de további jellemzőket is megadnak annak érdekében, hogy kiszámítható legyen egy alkatrész belső hőmérséklete működés közben.

A chip belső hőmérséklete függ a környezeti hőmérséklettől és attól is, mekkora teljesítményt vesz fel az áramkör. Egy példát láthatunk a következő táblázatban, ami kétféle tokozáshoz ad meg jellemzőket.

THERMAL RESISTANCE
Package Type θJA θJC Unit
8-Lead DIP (N-8) 103 43 ºC/W
8-Lead SOIC (R-8) 158 43 ºC/W

A θJA thermal resistance paraméter annak kiszámítására alkalmas, hogy adott PD teljesítménydisszipáció esetén a félvezető lapka hőmérséklete (junction temperature) mennyivel magasabb a környezeti hőmérsékletnél (ambient temperature). Az értéke jelentősen függhet a tokozástól is. Mértékegysége ºC/W, vagy K/W.

Műveleti erősítőnél PD értéke két részből tevődik össze:

A félvezető lapka hőmérséklete TJ=TAJA⋅PD, ahol TA az integrált áramkör környezetének hőmérséklete működés közben.

Nagyon fontos, hogy TJ mindig megbízhatóan az adatlapban megadott érték alatt maradjon a megfelelő működés és a károsodás elkerülése érdekében.

A θJC paraméterrel (juntion-to-case thermal resistance) a lapka és a tok hőmérsékletének viszonyát jellemezhetjük.

Tokozás

Az áramkört többféle tokozásban forgalmazzák, ezeknek a méreteit adja meg az adatlap vonatkozó része.

Az adatlap törzse

Grafikonok

Az adatlap törzsének első részében grafikonokat látunk, melyek a specifikációkban megadott paraméterekhez adnak további információkat. Tipikus hisztogramok, jelalakok és jelleggörbék láthatók ebben a részben.

Működési elv

A szöveges részekben részletesebben szerepel az áramkör működési elve, blokkvázlata, akár egyszerűsített kapcsolási rajza is. Ebben a részben fontos magyarázatok és kiegészítések szerepelnek, melyek ismerete és megértése szükséges ahhoz, hogy az áramkört megbízhatóan, rendeltetészerűen használjuk, az árámkörtervezést magas színvonalon végezhessük el.

Ajánlott alkalmazások, kapcsolások

Gyakran része az adatlapnak példaalkalmazások bemutatása, akár általánosabb, tankönyvi kapcsolások ismertetése is. Ez a rész ezért az általános műveltséget is növeli, tananyagként is szolgál.

Rendelési információk

Az áramkör nem csak többféle tokozásban, de akár különböző minőségi fokozatban, működési hőmérséklettartományban is elérhető lehet. A rendeléshez a kiválasztott fajtához tartozó kód szükséges, amit az adatlapban találhatunk meg.

Referenciák

Elektronika II

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2022 © CC BY 4.0,