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ROHM開發業界最低※雜訊CMOS運算放大器「LMR1802G-LB」

本文作者:ROHM       點擊: 2018-07-06 10:02
前言:
ROHM調查促進光感測器和聲納等高精度感測工業裝置的進化
<概要>
product半導體製造商ROHM(總公司:日本國京都市)針對處理微小訊號的光感測器、聲納及硬碟中使用的加速度感測器等需要高精度感測的工業裝置,研發出業界頂級的低雜訊CMOS*1運算放大器「LMR1802G-LB」。
 


「LMR1802G-LB」融合ROHM「電路設計」「電路佈局」「製程」等三大先進類比電源技術優勢研發而成,是一款輸入換算雜音電壓密度(以下簡稱雜訊性能)僅為市面同級產品(以下簡稱傳統產品)的1/2左右(1kHz 時2.9nV/√Hz,10Hz 時7.8nV/√Hz),在低雜訊性能上具有絕對優勢,大幅提升感測器訊號檢測性能的運算放大器。另外,與低雜訊性能呈現衝突關係的相位邊限和負載容量耐受度驅動,也分別實現了業界頂級性能(相位邊限68°,負載容量耐受度500pF),是一款具備業界頂級低雜訊性能,並具有卓越安定性(不易振盪,易於操作)的產品。因此即便是僅僅幾µV的電壓也可以準確地加以放大,有助於促進需要高精度感測的工業裝置及家電的發展。

本產品從2018年6月開始出售樣品(樣品價格:500日元/個,不含稅),預計於2018年10月開始暫以月產50萬個的規模投入量產。前段製程在ROHM Hamamatsu Co.,Ltd.(日本國濱松市),後段製程則是在ROHM Integrated Systems (泰國) Co., Ltd.。
  
<背景>
近年來,隨著IoT的普及,為實現更高性能並進行高精度控制,包括行動裝置在內,在汽車及工業裝置中均搭載了許多感測器。感測器是將各種環境、物理變化轉換為訊號的元件,需要具備高精度,同時,在節能化(省電化)的大趨勢下,感測器週邊電路的也朝向低電壓發展。

另一方面,運算放大器被配置於感測器後端,用來將感測器輸出訊號放大,感測器輸出多為微小的類比訊號,為了可以傳輸高精度訊號,對運算放大器自身的雜訊要求也越來越嚴苛。

ROHM透過優異的類比設計技術,並發揮垂直整合生產體制的獨自優勢,去年起針對車電市場研發出具超強抗雜訊(抗外部雜訊性能優異)性能的運算放大器,此次則針對工業裝置及家電等領域,研發出業界頂級的低雜訊(電子電路產生的雜訊較少)運算放大器。
 

 
<特點>
1.低雜訊且更容易運用,具業界最高性能的低雜訊CMOS運算放大器
新產品作為融合ROHM的「電路設計(同相輸入電壓新電路)」、「電路佈局(多年積累的類比佈局)」、「製程(為了低雜訊而最佳化)」三大類比技術優勢研發而成的低雜訊CMOS運算放大器,輸入換算雜音電壓密度在1kHz時為2.9nV/√Hz、10Hz時為7.8nV/√Hz,與傳統產品相比雜訊量僅為1/2左右,在低雜訊性能上具有絕對優勢。
 


另外,過去在研發運算放大器的低雜訊性能時,存在著相位邊限和負載容量耐受度惡化、容易振盪等電路設計方面的課題。而ROHM在運算放大器的同相輸入電壓上採用了新電路設計,不僅實現了業界頂級的低雜訊性能,還同時兼顧業界頂級的68°相位邊限和500pF負載容量耐受度驅動。
 
這些都讓感測器的訊號檢測性能有了顯著提升(例如提高至傳統產品的2倍等),即使是僅幾µV的電壓也可準確地放大,非常有助於以「高精度」為賣點的感測器裝置展現出更高性能。
 
2.力求降低引發誤差的輸入補償電壓和輸入偏壓電流
運算放大器當輸入電壓為0V時輸出電壓應為0V,不過由於結構原因會產生補償電壓,進而出現誤差。另外,當感測器輸出的電阻較高時,如果運算放大器的輸入偏壓電流較大,將影響到感測器的輸出電壓。這兩點將導致運算放大器產生誤差,所以通常會要求其數值要儘量減少。
 

新產品的輸入補償電壓僅為450µV(傳統產品的1/4),輸入偏壓電流僅為0.5pA(傳統產品的1/2),從減少誤差的角度來看也可實現高精度的放大運算。
  
<應用範例>
■搭載聲納和光感測器的測距裝置
■保全系統、紅外線遙控器及夜視鏡等搭載紅外線感測器的裝置
■電腦硬碟等精密裝置
■流量計、瓦斯偵測器等設備管理裝置
■其他搭載感測器並需要高精度檢測的工業裝置、消費性電子產品
 
<其他產品規格>

型號

電路數

電源電壓範圍

輸入補償電壓

輸入偏壓電流

輸入換算雜音電壓

工作溫度範圍

封裝

封裝尺寸

LMR1802G-LB

1

2.5V  5.5V

±450µV

0.5pA

2.9nV/Hz (1kHz)

7.8nV/Hz (10Hz)

-40125

SSOP5

2.9 x 2.8 x 1.25mm


 
 
 
 
 
 
<名詞解釋>
*1) CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor的縮寫,互補式金屬氧化物半導體的簡稱)
與Bipolar雙極型半導體相比,具有輸入電流小、適合低電壓工作的特點。