Richi´s Lab

Burr-Brown MPY100

MPY100

MPY100

Der MPY100 ist ein Analogmultiplizierer von Burr-Brown, der bis zu einer Frequenz von 500kHz verwendet werden kann. Ab einer Frequenz von 1kHz steigt die Nichtlinearität allerdings stark an. Die Sortierung A bietet die schlechtesten Spezifikationen. M steht für das TO-100 Gehäuse. Alternativ ist der MPY100 auch im DIL14 Gehäuse verfügbar. Texas Instruments produziert diesen Analogmultiplizierer heute noch, er wird aber nicht mehr für neue Designs empfohlen.

 

MPY100 Datenblatt Blockschaltbild

Das Blockschaltbild im Datenblatt zeigt den typischen Aufbau eines Analogmultiplizierers. Die Spannungen an den Eingängen X und Y werden in Ströme umgewandelt, miteinander multipliziert und einem Ausgangsverstärker zugeführt, dessen Bezugspotential die Spannung am Eingang Z ist. Mit diesem Aufbau lassen sich komplexe Berechnungen analog durchführen.

 

MPY100 Datenblatt Die

Das Datenblatt enthält eine Abbildung der Metalllage des Dies, das 2,72mm x 2,36mm groß ist.

 

MPY100 Die

Das reale Die sieht der Abbildung im Datenblatt sehr ähnlich.

 

MPY100 Die Detail

Bei Schaltkreisen, die mit einem Laser abgeglichen werden, integriert Burr-Brown an den Rändern immer mit Buchstaben versehene Quadrate, die im Rahmen des Abgleichs teilweise mit dem Laser markiert werden. Was genau hier dokumentiert wird bleibt unklar.

 

MPY100 Die Detail

Wie üblich bei integrierten Schaltungen, die einem Abgleich mit einem Laser durchlaufen, findet sich auch hier ein Testpad mit einer quadratischen Struktur. Im MPY100  wurde sogar noch ein zweites Testpad zum Vermessen einer breiten Widerstandsstruktur integriert. Auffällig ist außerdem das etwas unsaubere Kreuz, das mit dem Laser in die Teststruktur eingebrannt wurde.

 

MPY100 Die Detail

Bei den Widerstandselementen ist gut zu erkennen, dass der Laser ein Stück weit außerhalb der Flächen angesetzt wird und sich dann in Richtung des Widerstands bewegt. Außerdem sieht man, dass der Abgleich kein kontinuierlicher Prozess war, sondern Punkt für Punkt durchgeführt wurde.

An der unteren Kante findet sich eine typische Burr-Brown-Bezeichnung: CIC01382. Außerdem sind zehn Masken abgebildet, die teilweise einmal überarbeitet wurden.

 

MPY100 Datenblatt Blockschaltbild Analyse

MPY100 Die Analyse

Die Schaltung weist wie beim ICL8013 eine konsequente Symmetrie auf, so dass sich Störungen, wie thermische Gradienten möglichst kompensieren. Den Kern bildet die Mulitpliziererschaltung (blau), die aufgedoppelt wurde und die Dioden im X-Differenzverstärker umgibt (rosa). Die Dioden sind NPN-Transistoren, deren Basis-Emitter-Strecke als Dioden genutzt werden. Zwei Stromsenken, die im Blockschaltbild nicht eingezeichnet sind, sorgen parallel zum Stromfluss durch den X-Verstärker für einen gewissen minimalen Ruhestrom durch die Dioden.

Die X-, Y- und Z-Differenzverstärker (grün, rot, gelb) sind etwas komplexer als im Blockschaltbild dargestellt. Zwischen Basis und Emitter der Transistoren befinden sich Schutzdioden und zwischen den beiden Zweigen der Differenzverstärker sind kleine Kapazitäten integriert. Außerdem befindet sich im Emitterpfad nicht eine, sondern zwei Stromquellen, die mit einem Querwiderstand verbunden sind ("pi-degeneration").

Der Ausgangsverstärker (türkis) ist so an der rechten Kante des Dies platziert, dass sich dessen Abwärme auf X- und Y-Verstärker sehr ähnlich auswirkt.

Der MPY100 enthält eine Bandgap-Referenz, die durch die typische Transistoranordnung zu erkennen ist (weiß). Mit dieser Referenzspannung werden die verschiedenen Stromsenken gesteuert.

 

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