低噪聲CMOS運(yùn)算放大器發(fā)布

運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱“運(yùn)放”)是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號(hào)可以是輸入信號(hào)加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果。 由于早期應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，故得名“運(yùn)算放大器”。運(yùn)放是一個(gè)從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運(yùn)放是以單芯片的形式存在。運(yùn)放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當(dāng)中。

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM(總部位于日本京都)面向處理微小信號(hào)的光傳感器、聲納及硬盤中使用的加速度傳感器等需要高精度感測(cè)的工業(yè)設(shè)備應(yīng)用，開發(fā)出業(yè)界頂級(jí)的低噪聲CMOS*1運(yùn)算放大器“LMR1802G-LB”。

近年來，隨著IoT的普及，為實(shí)現(xiàn)更高性能并進(jìn)行高級(jí)控制，包括移動(dòng)設(shè)備在內(nèi)，汽車、工業(yè)設(shè)備等所有應(yīng)用中均搭載了諸多傳感器。傳感器是將各種環(huán)境、物理變化轉(zhuǎn)換為信號(hào)的元器件，要求具備高精度，而同時(shí)在節(jié)能化(省電化)的大趨勢(shì)下，傳感器外圍電路的電壓呈日益降低趨勢(shì)。

另一方面，運(yùn)算放大器被配置于傳感器后端，用來將傳感器輸出信號(hào)放大，傳感器輸出多為微小的模擬信號(hào)，為了高精度地傳輸信號(hào)，對(duì)運(yùn)算放大器自身的噪聲要求已經(jīng)越來越嚴(yán)苛。

ROHM通過發(fā)揮模擬設(shè)計(jì)技術(shù)和獨(dú)有的工藝等垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制優(yōu)勢(shì)，去年面向車載市場(chǎng)開發(fā)出超強(qiáng)抗噪聲(抗外部噪聲性能優(yōu)異)運(yùn)算放大器，此次則面向工業(yè)設(shè)備及家電等領(lǐng)域開發(fā)出業(yè)界頂級(jí)的低噪聲(電子電路產(chǎn)生的噪聲少)運(yùn)算放大器。

LMR1802G-LB融合ROHM的“電路設(shè)計(jì)”、“工藝”、“布局”三大模擬技術(shù)優(yōu)勢(shì)開發(fā)而成，是一款等效輸入電壓噪聲密度(以下簡(jiǎn)稱“噪聲性能”)僅為市場(chǎng)流通產(chǎn)品(以下簡(jiǎn)稱“傳統(tǒng)產(chǎn)品”)的1/2左右(1kHz 時(shí)2.9nV/√Hz，10Hz 時(shí)7.8nV/√Hz)、低噪聲性能具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)、傳感器信號(hào)檢測(cè)性能顯著提升的運(yùn)算放大器。另外，與低噪聲性能呈矛盾關(guān)系的相位裕量和容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)也分別實(shí)現(xiàn)了業(yè)界頂級(jí)性能(相位裕量68°，容性負(fù)載500pF)，還是一款具備業(yè)界頂級(jí)的低噪聲性能，并具有卓越的穩(wěn)定性(不易振蕩，易于操作)的運(yùn)放產(chǎn)品。這使得準(zhǔn)確地放大僅幾?V的電壓也成為可能，非常有助于促進(jìn)需要高精度感測(cè)的工業(yè)設(shè)備和家電發(fā)展。

本產(chǎn)品從2018年6月開始出售樣品(樣品價(jià)格：500日元/個(gè)，不含稅)，預(yù)計(jì)于2018年10月開始暫以月產(chǎn)50萬個(gè)的規(guī)模投入量產(chǎn)。前期工序的生產(chǎn)基地為ROHM Hamamatsu Co.,Ltd.(日本濱松市)，后期工序的生產(chǎn)基地為ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd.。同時(shí)，新產(chǎn)品在AMEYA360、Right IC、Mouser開始網(wǎng)售。

未來ROHM還會(huì)將低噪聲運(yùn)算放大器開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到本公司的其他產(chǎn)品中，不斷為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的更高精度和系統(tǒng)的更高可靠性貢獻(xiàn)力量。

1.低噪聲且更易用，業(yè)界頂級(jí)性能的低噪聲CMOS運(yùn)算放大器

新產(chǎn)品作為融合ROHM的“電路設(shè)計(jì)(差分輸入級(jí)新電路)”、“布局(多年積累的模擬布局)”、“工藝(為了低噪聲而優(yōu)化)”三大模擬技術(shù)優(yōu)勢(shì)開發(fā)而成的低噪聲CMOS運(yùn)算放大器，等效輸入電壓噪聲密度實(shí)現(xiàn)1kHz 時(shí)2.9nV/√Hz、10Hz 時(shí)7.8nV/√Hz，與市場(chǎng)流通品相比，噪聲量?jī)H為1/2左右，低噪聲性能具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

另外，以往在追求運(yùn)算放大器的低噪聲性能時(shí)，存在相位裕量和容性負(fù)載特性惡化、容易振蕩等電路設(shè)計(jì)方面的難題。而ROHM通過在運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)采用新電路，不僅實(shí)現(xiàn)了業(yè)界頂級(jí)的低噪聲性能，還同時(shí)實(shí)現(xiàn)了業(yè)界頂級(jí)的68°相位裕量和500pF容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)。這使得傳感器信號(hào)檢測(cè)性能顯著提升(例如提高至傳統(tǒng)產(chǎn)品的2倍等)，僅幾?V的電壓也可準(zhǔn)確地放大，非常有助于以“高精度”為關(guān)鍵詞的搭載傳感器的設(shè)備實(shí)現(xiàn)更高性能。

2.引發(fā)誤差的輸入失調(diào)電壓和輸入偏置電流也力求極小化

運(yùn)算放大器當(dāng)輸入電壓為0V時(shí)輸出電壓應(yīng)為0V，不過因其結(jié)構(gòu)方面的原因?qū)a(chǎn)生失調(diào)電壓而出現(xiàn)誤差。另外，當(dāng)傳感器輸出的阻抗較高時(shí)，如果運(yùn)算放大器的輸入偏置電流較大，則將影響到傳感器輸出電壓。這兩個(gè)特性作為導(dǎo)致運(yùn)算放大器誤差的主要因素，要求其值要盡量小。

新產(chǎn)品的輸入失調(diào)電壓僅為450?V(傳統(tǒng)產(chǎn)品的1/4)，輸入偏置電流僅為0.5pA(傳統(tǒng)產(chǎn)品的1/2)，從減少誤差的角度看也可實(shí)現(xiàn)高精度放大。

■搭載聲納和光傳感器的測(cè)距設(shè)備

■安保設(shè)備、紅外線遙控器及夜視裝置等搭載紅外傳感器的設(shè)備

■硬盤等精密工作設(shè)備

■流量計(jì)、氣體檢測(cè)儀等設(shè)備管理裝置

■其他搭載傳感器并需要高精度檢測(cè)的工業(yè)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備

產(chǎn)品型號(hào)

電路數(shù)

電源電壓范圍

輸入失調(diào)電壓

輸入偏置電流

等效輸入噪聲電壓

工作溫度范圍

封裝

封裝尺寸

LMR1802G-LB

1

2.5V ～ 5.5V

±450?V

0.5pA

2.9nV/√Hz (1kHz)

7.8nV/√Hz (10Hz)

-40℃～125℃

SSOP5

2.9 x 2.8 x 1.25mm

<產(chǎn)品規(guī)格其他數(shù)據(jù)>

<術(shù)語解說>

*1) CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor的縮寫，互補(bǔ)型MOS的簡(jiǎn)稱)

與Bipolar相比，具有輸入電流小、適合低電壓工作的特點(diǎn)。