СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Современные МЭМС-продукты компании Analog Devices Часть 1 В статье рассмотрена история создания микросхем с интегрированными МЭМС компании Analog Devices. Приведены параметры и рассмотрены особенности современных аналоговых и цифровых акселерометров и гироскопов, выпускаемых компанией. Юрий Петропавловский (г. Таганрог, Ростовская обл.) Компания Analog Devices (г. Норвуд, штат Массачусетс, США), отметившая в этом году 50-летний юбилей, извест- на своими прецизионными операци- онными усилителями (ОУ), АЦП/ЦАП, цифровыми сигнальными процессора- ми и многими другими аналоговыми и цифровыми микросхемами. Однако в ассортименте компании представле- ны и интегральные продукты на осно- ве технологий микроэлектромехани- ческих систем (МЭМС, в США – MEMS, в Европе MTS – устройства микроси- стемной технологии). Компания Analog Devices, Inc (ADI) была основана в 1965 г. в городе Кем- бридже (штат Массачусетс, США) выпускникамиМассачусетского техно- логического института (MIT) Рэймон- дом Стата (Raymond S. Stata) и Мэтью Лорбером (Matthew Lorber). Первыми продуктами компании были модуль- ные операционные усилители Model 101/102/103, собираемые вручную из дискретных электронных компонентов. Модульные ОУ компании отлича- лись высокой повторяемостью и мини- мальным разбросом основных пара- метров – токов и напряжений смеще- ния и сдвига, малыми температурными коэффициентами. Это давало возмож- ность применять их в качестве усили- телей сигналов датчиков физических величин (температуры, освещённо- сти и других) для проведения точных измерений. В то время клиентами ком- пании были производители специаль- ной, космической и военной электро- ники, а также измерительной техники, для которых требовались устройства отображения измеряемых величин в цифровом виде. В 1969 г. ADI приобрела одного из лидеров рынка в деле производства преобразователей данных – компанию Pastoriza Electronics. Первыми преобра- зователями, выпущенными отделени- ем Pastoriza Division of Analog Devices, были АЦП последовательных прибли- жений – 10-разрядный ADC-F и 12-раз- рядный ADC-U. В начале 1970-х гг. ком- пания разработала первые монолитные тонкоплёночные 12-разрядные АЦП ADC-12QM, внешний вид которых пока- зан на рисунке 1. Первым сравнительно дешёвым и промышленно стандарти- зированным 12-разрядным АЦП обще- го назначения, выпущенным на рынок, был ADC-12QZ (1972 г.). В преобразо- вателе использовались интегральные блоки с четырёхразрядным ключом (Quad-Switch) и прецизионные тон- коплёночные резисторные матрицы для внутренних ЦАП. Разработка и производство ОУ, АЦП и ЦАП в компании успешно развива- лись, однако многие клиенты компа- нии были заинтересованы в интеграль- ных решениях, объединяющих датчи- ки физических величин с ИС усиления и преобразования сигналов. Среди мно- жества типов датчиков, используемых для измерения параметров движения и пригодных для интеграции в микро- схемы, выделяются датчики на основе микроэлектромеханических систем. Работы в этом направлении в середи- не 1980-х гг. проводила группа инжене- ров под руководством Доктора Ричар- да Пэйна (Dr. Richard Payne) из отделе- ния MEMS Division of Analog Devices, что в городе Уилмингтон (штат Массачу- сетс, США). ПервымМЭМС-продуктом, прототип которого компания предста- вила в 1989 г., был интегральный аксе- лерометр ADXL50, предназначенный для систем активации подушек безо- Рис. 1. Первый АЦП ADI – ADC12QM + – ADXL50 Развязыва- ющий конденсатор генератора Тестовый вход Корпус Конденсатор демодулятора +1,8 В +5 В +3,4 В Генератор MЭМС Демодулятор Предусилитель Буферный усилитель U out V PR V IN– ИОН Выход ИОН С2 С3 С1 С1 R1 R3 R2 4 7 5 1 2 3 8 10 9 6 Рис. 2. Структура микросхемы ADXL50 Рис. 3. Структура кристалла микросхемы ADXL50 © СТА-ПРЕСС