传统上，包装的集成电路（IC）远大于IC本身，因为标准封装也必须包含引线和键合线。这不是几十年的问题，因为空间不是在大多数应用中的问题，但最近，几个趋势一直在向更小的包装中推动精密的模拟装置，这些尺寸近似于模具本身的尺寸。
最明显的是，终端设备的尺寸越来越小。曾经有自己房间的设备变得便携甚至可穿戴。这些空间有限的应用足以驱动标准模拟设备制造商，如运放、模数转换器(ADC)或数模转换器(DAC)，以更小的封装提供它们。但新的应用也刺激了将多个通道集成到一个微型设备中的产品的开发:即所谓的“高密度”产品。
以互联网为例。它的主干网是高速光纤网络，必须不断升级以满足不断增加的带宽需求。新的光交换技术，如可配置光加降复用器(ROADM)和波长选择交换(WSS)技术，有助于提高网络交换节点的吞吐量。然而，WSS系统需要大量的dac阵列来帮助信号在阵列之间路由。
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dac作为不同振幅的方波发生器工作。每个DAC配置有高、低码;外部触发信号在两个代码之间切换输出。这个功能在任何一个系统的许多设置中重复了数百次，因此需要极端集成。这些系统总是空间有限，所以每个包的dac越多越好。图1在WSS系统中显示单个DAC。
1.WSS是一个需要高密度模拟组件的应用。（来源：TI E2E博客：“96 DAC频道在一个设备中！我们为什么要这样做？“的）
内存测试器、自动测试设备(ATE)中的引脚驱动电路、可编程逻辑控制器(plc)和闭环控制是需要高密度dac的其他应用。
德州仪器的高密度dac
德州仪器拥有超过40个高密度dac产品组合。分辨率范围从8到16位，功能集适用于工业自动化、测试和测量和光网络的各种应用。beplay体育手机登录
新DACx1416采样，是一个16通道dac系列，具有16位、14位和12位分辨率，在一个40针VQFN封装6 × 6mm。该系列具有高电压输出，双极模式下可达±20 V，单极模式下可达+40 V。的DACx1416(图2)包括可以吸收或源最多25 mA的输出缓冲区，从而减少对外部运算放大器的需求。
2.DACx1416包括通过减少外部组件的添加来减少解决方案大小的特性。（来源：TI产品-精密dac: DAC81416的）
对于设计中的最大信道数，考虑12位DAC6009696个频道。它可在一个196针NFBGA包装测量15 × 15毫米。阅读更多关于该部分背后的思考在这里．
高密度adc
这种行为不仅仅局限于DACs。高密度adc用于PLC模块、振动/模态分析、声学、光谱学或从应变计或压力传感器阵列获取数据等应用。
TI的高密度ADC组合包括ADS1274 / ADS1278系列24位，Delta-Sigma（ΔΣ）ADC，其数据速率高达144 ksamples / s。这些ADC允许同时采样四个（ADS1274）或八个（ADS1728）通道，并以相同的封装提供用于降低可扩展性的包装。
一些高密度的解决方案包括dac和adc。这AMC7832例如，模拟监控IC集成了16个12位ADC、21通道12位ADC、8个通用I/O端口等功能。目标应用包括通信基础设施(基站、微波回程、光网络);数据采集系统;以及通用监控。AMC7832的64针HTQFP封装尺寸为12 × 12毫米。
小包装的布局提示
在芯片规模或其他微小的封装中，精确的DAC或ADC要求设计者仔细注意布局。这个列表提供了一些关于好的布局实践的见解。
- 用X7R或NP0介质的低esr陶瓷电容器旁路所有电源引脚到地。推荐容量为0.1 ~ 0.22µF。
- 放置旁路电容的电源和电压参考接近他们各自的引脚，以最小化电感和优化性能。使用高品质的陶瓷电容器(NP0或X7R型)，因为它们在温度下的最佳性能和非常低的损耗因数。
- 数字和模拟部分必须相对于数字引脚和模拟引脚有适当的位置。两个块的分离最小化耦合到相邻块，以及模拟和数字返回电流之间的任何交互。图3.显示DAC80508八进制DAC的推荐布局示例，下面进一步讨论。
3. QFN（A）和DSBGA（A）包装的DAC80508布局比较。（来源：TI“DACx0508八进制16,14,12位，SPI，电压输出DAC与内部参考”PDF的）
别忘了配角
当然，在真实的设计中，它不足以具有密集的数据转换器。您还需要微小的支持电路，如被动元件，晶体管，运算放大器等。
无源器件现在可以在表面安装封装中使用，外壳尺寸为0201—即0.6 × 0.3 mm—但封装中的电阻只能耗散50mw。相同尺寸的陶瓷电容器可达2.2µF与X5R介质，更小尺寸的也可提供。
mosfet也在缩小。考虑到CSD13381F4和CSD23285F5．这些12v器件是TI公司的一部分femtofet.针对最小占地面积优化的设备系列;该部件使用陆网阵列（LGA）封装 - 带金属化垫的芯片级封装而不是焊球。N沟道CSD13381F4测量1.0×0.6 mm（0402个案例尺寸），P沟道CSD23285F5测量1.53×0.77mm。
不容遗漏，OP-AMP制造商已将现有产品重新包装成较小的包装，以满足市场需求。20岁的opa347.家庭(图4)是一个很好的例子。这个微功率运算放大器已经增加了许多封装多年。例如，双OPA2347，可在SO-8, SOT23-8，和芯片规模的WCSP-8。
4.随着较小设备的需求增加，许多运算放大器已被重新包装以减少其尺寸。（来源：TI“微功率，轨道到轨道运算放大器”PDF的）
当然，更新的设备忽略了更大的尺寸——现在很少有pdip了!TI的新OP1671只有一个选择:5针SC-70封装，尺寸为2 × 2.25 mm。
当转换到新包装时，一个问题是它可能不是第二来源，如果首选部件短缺，就会导致生产问题。幸运的是，许多运放遵循行业标准的引脚，因此一个解决方案是修改PCB布局，包括两个不同的运放封装足迹，以提供第二个源。
第二个布局是一个常用的行业标准包占用包，包括原始包装。图5.显示了双运放版本的标准引脚和一个可能的双布局的例子。当然，这种技术会增加PCB的占地面积。为了使影响最小，第二源包的尺寸应尽可能接近原包，同时在两组焊盘之间保持足够的空间。
5.为同一个引脚提供两个包可以提供第二个源。（来源：TI模拟设计期刊“小封装放大器的二次采购选择”PDF的）
阅读更多关于这一概念的设计意义这篇文章来自TI的模拟设计期刊。
设计实例:激光二极管驱动的精密电流源
下面是一个设计示例，它展示了几个小包如何组合起来生成适合空间最有限的应用程序的解决方案。
正如我们所看到的那样，光网络需要高通道计数。光网络中的激光二极管需要精确控制的电流来调节其输出功率。作为图6.示出了激光二极管的光输出是电流和温度的函数;保持所需的输出超过温度要求电流可调。驱动DAC的微控制器可用于动态地改变正向电流。
6.激光二极管的光输出是高温依赖性的。（来源：纽波特的）
激光二极管需要数十或数百毫安的驱动电流，但在该水平上几乎没有合适的电流输出DAC。因此，通常使用电压输出DAC加压电压到电流（V / I）转换器。驱动电路必须是低噪声，以降低激光输出的强度噪声（输出功率的不稳定性）。
7.该激光二极管驱动电路采用可控电流源。（来源：TI：“高密度DAC在激光驱动应用中提供卓越的噪音和精度性能”PDF，“1的）
图7.给出了一种电压输出DAC和两级V/I转换器的合适电路。在第一V/I级，运放A1产生的电流等于VDAC/R1通过n沟道MOSFET;第二级是精密电流镜，通过R2/R3设定的增益放大电流。由于理想情况下，R2和R3之间的电压相同，R3 < R2以实现期望的电流增益。输出电流I出是由:
一世出= (VDAC/ R1) x (R2、R3)
最大限度地降低电源电压值PVDD减少了在第二级p通道MOSFET的功耗。
在这个电路中有几个潜在的误差来源，包括:
- DAC中的增益、偏移和线性误差
- 第1阶段由R1不准确引起的参考 - 电流不准确
- 电阻器R2和R3不匹配，给出V / I阶段2增益误差
- 运放中的输入偏移错误造成输出电流偏移
来自离散电阻的增益误差构成总误差的主要部分。应采用高精度电阻器，或采用校准方法。幸运的是，一个简单的两点校准可以补偿增益和偏移误差。
电路的输出噪声将直接影响激光二极管的输出功率。噪声源包括DAC基准电压、来自DAC内部电阻阶梯的热噪声、来自外部电阻的热噪声和运放噪声。DAC噪声源是通过V/I级获得的，所以它们通常是总噪声源的主要来源。
在本例中，八通道DAC80508ZYZT和anOPA2376AIYZD双运算放大器在小包装中具有高性能。零件与毫微微型家族的两个FET相结合，以制造极其致密的解决方案。
这DACx0508是一个带有16 - ，14和12位分辨率和缓冲电压输出的引脚兼容的低功耗系列。DACX0508包括2.5 V精密内部参考，初始精度为5 mV，低于2 ppm /°C（典型值）的低漂移，对于其他设备，5 ppm /°C（典型值。），消除了在大多数应用中需要外部精度参考。
DACx0508工作在一个2.7- 5.5 v电源，是单调的，并提供±1lsb积分非线性(INL)性能。该设备通过4线制spi兼容串行接口进行通信，最高可达50 mhz的时钟速率，并采用两个16针封装:一个模制尺寸的球栅阵列(DSBGA)封装，尺寸为2.4 × 2.4 mm，一个稍大一些的WQFN封装，尺寸为3.0 × 3.0 mm。
OPAx376低噪声运放系列集成了TI公司专有的“e-trim”微调技术，以最小化输入偏置电压和输入偏置电压漂移。该器件具有轨对轨输入输出(RRIO)，最大偏移量为25µV，低噪声7.5 nV/√Hz，最大静态电流为950µa，带宽为5.5 mhz。
8.所示是设计示例中的组件的相对尺寸。（来源：TI：“高密度DAC在激光驱动应用中提供卓越的噪音和精度性能”PDF，“2的）
OPA2376AIYZD提供了几个包:DSBGA是最小的，在2.3 × 1.3毫米。电阻是0402 (1 × 0.5 mm)。图8.显示电路中所用元件的相对尺寸。单通道需要一个DAC通道(DAC80508的1/8)、一个OPA2376、一个CSD13381F4、一个CSD23285F5和三个电阻。在32通道的实现中，这些组件占据了224毫米的面积2在美国，不到一毛钱。在这里可以找到更多关于激光二极管驱动器设计的信息应用笔记．
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