Nivelurile înalte de integrare a siliciului şi tehnologiile de reducere a dimensiunilor au redus mărimea sistemelor electronice până în punctul în care mărimea sistemelor portabile este dată de mărimea bateriilor, a tastaturii şi a afişajului.
Micşorarea dimensiunilor interfeţei utilizator pentru dispozitive ca telefoane mobile şi pagere este o problemă ergonomică. Reducerea dimensiunilor bateriilor înseamnă reducerea numărului (sau a mărimii) celulelor sau folosirea de noi principii chimice pentru baterii, cum ar fi bateriile cu litiu-ion.
Folosirea oricărei din aceste variante reduce capacitatea bateriei şi/sau tensiunea de alimentare. Reducerea tensiunii de alimentare este unul dintre factorii care au dus la realizarea de sisteme cu tensiuni de alimentare de 3V faţă de 5V. Un alt factor, mai semnificativ, a fost realizarea de sisteme cu tensiuni de alimentare de sub 3V de producătorii de procesoare, memorii şi circuite logice. Asemenea sisteme sunt astăzi disponibile de la un număr de producători diferiţi. Aceştia nu numai că permit ca sistemele lor să fie alimentate de la tensiuni mici, dar oferă pentru dispozitivele lor consumuri foarte mici în modul stand-by.
Circuitele analogice folosite la sistemele mobile sunt de asemenea alimentate de la tensiuni mici de alimentare. Aceste sisteme trebuie de asemenea să aibă consumuri reduse pentru mărirea timpului de viaţă al bateriilor.
Un număr de comercianţi de semiconductoare au răspuns la aceste cerinţe prin livrarea de “blocuri liniare de construcţie” care încorporează în aceeaşi capsulă amplificatoare operaţionale, comparatoare şi referinţe de tensiune. Aceste produse permit utilizatorilor realizarea oricărui număr de circuite analogice care sunt de dimensiuni reduse şi au un nivel mare de integrare. Aceste blocuri sunt folositoare mai ales în dispozitive utilizate la managementul puterii, la secţiunile radio şi audio din sistemele mobile alimentate de la baterii. În acest articol vom vedea o nouă familie de blocuri liniare de construcţie şi modul în care sunt folosite pentru rezolvarea diferitelor probleme ridicate de sistemele mobile.
Dispozitivele LBB (Linear Building Block) de la Microchip Technology includ amplificatoare operaţionale, comparatoare şi referinţe de tensiune într-o singură capsulă. Ele pot opera cu tensiuni de alimentare de doar 1,8V, iar curentul de funcţionare poate fi între 4 şi 20A. Aceste dispozitive sunt livrate în capsule de la SOT-23A-5 până la capsula cu 16 pini QSOP. În Tabelul 1 sunt arătate caracteristicile acestei familii.
Necesităţile acestor aplicaţii pentru tensiuni scăzute de alimentare cer ca tensiunile de offset ale comparatoarelor şi amplificatoarelor operaţionale să fie foarte mici. Intrările acestora sunt deseori folosite pentru monitorizarea bateriilor sau a tensiunilor de alimentare, curenţii de intrare trebuind astfel să fie foarte mici.
Acestă familie de LBB are curenţi de intrare pentru amplificatoarele operaţionale şi pentru comparatoare de ordinul 100pA, ceea ce le face ideale pentru aplicaţii de monitorizare a nivelului bateriilor sau pentru alte aplicaţii ce necesită un curent foarte mic de intrare.
În figura 1 este arătat un circuit de precizie battery-low/battery-dead. Ieşirea battery-low atenţionează utilizatorul că bateria este pe terminate. Semnalul battery-dead iniţiază în mod tipic o oprire forţată a dispozitivului pentru a preveni funcţionarea la tensiuni mici de alimentare (ceea ce poate determina funcţionarea instabilă a sistemului). Circuitul foloseşte un TC1043 (un amplificator operaţional nefolosit) şi numai şase rezistoare externe. AMP1 este un buffer simplu, iar CMPTR1 şi CMPTR2 formează un detector precis de tensiune ce foloseşte VR ca referinţă. Rezistoarele R2 şi R4 determină pragul de detecţie pentru BATT LOW, iar rezistoarele R1 şi R3 determină pragul de detecţie pentru BATT FAIL. Valoarea componentelor din schemă determină ca BATT LOW să fie de 2,2V (tipic) şi BATT FAIL de 2,0V (tipic). Curentul total consumat de acest circuit este de 22mA la o tensiune de alimentare de 3V. Rezistoarele R5 şi R6 formează histerezisul pentru comparatoarele CMPTR1 şi respectiv CMPTR2.