Nastavování na úrovni pouzder (Package Level Trim) je metodou, díky které mohou výrobci polovodičů dosahovat vysoké přesnosti svých zesilovačů a také dalších lineárních obvodů. Klíčovou roli zde v případě zesilovačů sehrává jejich vstupní napěťový offset (Input Offset Voltage), pohybující se v řádu desítek až tisíců mikrovoltů. Ve výrobě se na jediný křemíkový wafer podařilo vměstnat tisíce miniaturních zesilovačů, které se dále skládají z mnoha tranzistorů, rezistorů a také kapacit. A je to právě nesoulad mezi vstupními tranzistory každého zesilovače, který se následně podepíše pod zmiňovanou odchylkou napětí. V ideálním případě bude sice jeden tranzistor jako druhý, nicméně v praxi zatím výrobní procesy dokonalosti nedosáhly a proto zde také ke změnám běžně dochází.

 

Postupujeme dále a na řadu přichází tzv. wafer test, při kterém některé zesilovače těží z procesu zvaného laserové trimování (Laser Trim). Na základě měření a následného fyzického „zářezu“ laserem do mikroskopických rezistorů každé součástky totiž dochází k seřízení offsetu. Postup je to však poněkud zdlouhavý a tudíž i nákladnější. Některá zlepšení v otázce přesnosti, získaná v této fázi, se však dále mohou po vyjmutí prvku z waferu a zapouzdření do standardního plastového pouzdra vytratit (viz též obr. 1). Důvodem je namáhání polovodičového čipu během jeho pouzdření, způsobující právě posun offsetu. Laserové trimování se však i navzdory zmíněným nedostatkům stále hojně využívá a přináší tak výrazné navýšení celkové přesnosti polovodičových struktur.

 

Další „nápravná“ metoda pro minimalizaci této chyby se nazývá Auto-Zero Correction. V tomto případě bude součástí každého zesilovače korekční obvod, měřící aktuální offset a následně přidávající signál, působící proti zmiňované odchylce. Řešení se odvíjí od řízených spínačů a ve výsledku určitou měrou zvyšuje náklady a činí návrh součástky složitějším. Co je však ještě důležitější, periodická povaha procesu může znamenat rušení a další zkreslení užitečného signálu. Přesto se však s výhodou, příp. v dalších modifikacích, běžně používá.

 

Konečně se tedy dostáváme ke třetímu způsobu snižování offsetu, kterým není nic jiného než v úvodu zmiňované Package Level Trimming. Metoda je podobná trimování waferu, kdy dochází k dostavení rezistorů vstupního bloku, jen s tím rozdílem, že nyní k seřízení dochází až po finálním zapouzdření obvodů. Obvykle se tak činí přivedením číslicového signálu na výstup zesilovače během závěrečných výrobních testů na úrovni pouzder. Po dokončení opravného procesu dochází k zakázání řídicího obvodu pro trimování a výsledné nastavení se stává trvalým. Zmíněný postup s patentově chráněnou architekturou od společnosti Texas Instruments se často nazývá e-Trim^TM, protože se k nastavení na úrovni pouzder spíše než laser či další obvyklé metody využívá právě digitálního signálu. Postup názorně demonstruje obr. 2.

 

 

Trimování na úrovni pouzder má ve srovnání s dalšími postupy pro korekci offsetu několik výhod. Předně nesmíme zapomínat, že strukturu „ošetřujeme“ laserem před jejím zapouzdřením, které pak může kvůli namáhání čipu znamenat určitou ztrátu v nastavení. To však v případě Package Level Trimming, kdy pracujeme již se zapouzdřeným obvodem, neplatí a my tak dostáváme přesnější výsledky. Zároveň se jedná též o rychlejší řešení.

 

Výhody spatřujeme i ve srovnání s digitální auto-zero korekcí, potýkající se kupříkladu se šumem, zkreslením (aliasing) apod. K seřízení interních rezistorů totiž dochází pouze jedenkrát a to navíc ve výrobě, zatímco auto-zero oprava probíhá neustále a za provozu integrovaného obvodu.

 

 

 

Trimování integrovaných obvodů na úrovni pouzder lze obecně zařadit k velmi účinným výrobním postupům pro navýšení přesnosti analogových obvodů a s určitými výhodami oproti tradičním metodám.

 

 

Příkladem nového obvodu, který si na zmíněném postupu bude zakládat, je precizní 36 V operační zesilovač Texas Instruments OPA192 (High Voltage, Rail-to-Rail Input/Output, Precision Op Amps, E-Trim(TM) Series). Ze základních parametrů vybíráme nízký napěťový offset ±5 µV, jeho drift ±0,2 µV/°C, šum 5,5 nV/√Hz na 1 kHz, 10 MHz GBW (G = 100), rychlost přeběhu 20 V/µs, klidový odběr 1 mA/zesilovač, Rail-to-Rail vstup a výstup nebo též široký rozsah napájecího napětí ±2,25 V až ±18 V, resp. +4,5 V až +36 V.