萬(wàn)億傳感時(shí)代，羅姆（ROHM）如何給運(yùn)放降噪？

在運(yùn)算放大器和比較器的研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，羅姆秉持著垂直整合的技術(shù)開發(fā)理念，將電路設(shè)計(jì)、布局和工藝有效連接融合，不斷提升產(chǎn)品抗干擾性能。

全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程加速，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)的智能化、自動(dòng)化趨勢(shì)推動(dòng)著萬(wàn)億傳感器時(shí)代的來(lái)臨。傳感器廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療、車載等領(lǐng)域，將微弱的環(huán)境變化轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，以達(dá)到更高精度的控制要求。越來(lái)越多的傳感器在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，這也意味著檢測(cè)并放大傳感器信號(hào)的運(yùn)算放大器和比較器變得越來(lái)越重要。

6月22日，羅姆（ROHM）在線上舉辦“模擬IC 的基礎(chǔ)——運(yùn)算放大器/比較器的降噪對(duì)策學(xué)習(xí)會(huì)暨超強(qiáng)抗EMI性能的軌到軌輸入輸出高速CMOS運(yùn)算放大器產(chǎn)品發(fā)布會(huì)”。全新推出的產(chǎn)品主要面向車載引擎控制單元和FA設(shè)備的異常檢測(cè)系統(tǒng)等，需要在惡劣環(huán)境下進(jìn)行高速感測(cè)的車載和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。

EMI與EMS

作為提高傳感器系統(tǒng)精度的關(guān)鍵所在，運(yùn)算放大器能夠放大壓力、聲音、熱能、重量等微弱信號(hào)，使A/D轉(zhuǎn)換器能夠清晰識(shí)別傳感器信號(hào)。然而，運(yùn)算放大器在使用過(guò)程中不可避免地存在誤差，某些情況下甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)誤動(dòng)作。導(dǎo)致運(yùn)算放大器出現(xiàn)誤差的因素主要包括輸入偏置電流、輸入失調(diào)電壓和等效輸入噪聲電壓。運(yùn)算放大器的低噪聲、抗干擾能力必不可少，因此，降噪成為剔除精度誤差和誤動(dòng)作等不必要信號(hào)，提高傳感器精度的途徑之一。

阻礙傳感器系統(tǒng)精度提高的噪聲包括電磁干擾（EMI）和電磁耐受（EMS）兩部分，一般統(tǒng)稱為電磁兼容性（EMC）。EMI特性主要指IC本身給外部帶來(lái)的噪聲干擾，該特性優(yōu)異的運(yùn)算放大器不會(huì)產(chǎn)生電磁噪聲干擾。EMS特性則指IC能夠承受多少外界噪聲干擾，特性優(yōu)異的運(yùn)算放大器能夠不受外部噪聲干擾，具有出色的抗EMI性能。

EMI與EMS

超低功耗運(yùn)放

據(jù)羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心主管朱莎勤（Susan Zhu）介紹，羅姆根據(jù)EMC特性開發(fā)出超低噪聲運(yùn)算放大器和抗EMI性能出色的運(yùn)算放大器。

從技術(shù)規(guī)格上看，低噪聲可表述為“等效輸入噪聲電壓”，羅姆推出超低噪聲、低失調(diào)CMOS運(yùn)算放大器，從工藝層面對(duì)集成電路內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)制造工藝、電路設(shè)計(jì)改善閃爍噪聲和熱噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)了10Hz到1kHz頻率范圍的超低噪聲，滿足了低電壓傳感器系統(tǒng)的高精度要求。

此外，該系列運(yùn)放極大降低了輸入偏置電流和輸入失調(diào)電壓，很大程度上減少了元件波動(dòng)的影響，降低了系統(tǒng)功耗，同時(shí)通過(guò)提高相位裕度提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

超低噪聲運(yùn)放

抗EMI性能出色的運(yùn)放

如前所述，除超低功耗運(yùn)放外，羅姆抗EMI性能出色的運(yùn)放能夠避免系統(tǒng)遭受外部噪聲干擾。本次線上發(fā)布會(huì)重磅推出的EMARMOUR系列運(yùn)算放大器“BD87581YG-C”和“BD87582YFVM-C”，主要應(yīng)用于車載系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，具有超強(qiáng)的抗干擾能力，有助于縮短異常檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高系統(tǒng)可靠性。另一方面，該系列產(chǎn)品無(wú)需RC濾波器作為降低外部噪聲干擾的措施，減少元件使用數(shù)量。例如使用四通道產(chǎn)品時(shí)，最多可減少18個(gè)元件。據(jù)朱莎勤稱，該產(chǎn)品已經(jīng)于2021年5月份量產(chǎn)。

普通運(yùn)放VS抗EMI性能出色的運(yùn)放

本次發(fā)布的新產(chǎn)品經(jīng)過(guò)了電子輻射抗擾度測(cè)試、BCI測(cè)試、近距離輻射抗擾度測(cè)試與DPI測(cè)試，并在這四種國(guó)際抗擾度評(píng)估測(cè)試中表現(xiàn)出色。此外，該產(chǎn)品配備了羅姆自有的高精度仿真建模技術(shù)，使仿真值與實(shí)際值完全一致，完全再現(xiàn)系統(tǒng)特性，防止仿真值與實(shí)際值誤差太大導(dǎo)致頻繁返工，也提高了應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)效率，節(jié)約了開發(fā)成本。

EMARMOUR系列運(yùn)算放大器國(guó)際抗擾度評(píng)估測(cè)試

總結(jié)

羅姆運(yùn)算放大器和比較器專注于車載和工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)，2020年出貨量超過(guò)5億枚。其中，車載市場(chǎng)占比25%，工業(yè)市場(chǎng)占比12%。羅姆的技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富，在IC開發(fā)中占主導(dǎo)地位，追求工藝與布局技術(shù)的創(chuàng)新。在運(yùn)算放大器和比較器的研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，羅姆秉持著垂直整合的技術(shù)開發(fā)理念，將電路設(shè)計(jì)、布局和工藝有效連接融合，不斷提升產(chǎn)品抗干擾性能。

朱莎勤表示，未來(lái)羅姆將會(huì)進(jìn)一步加大研發(fā)力度，持續(xù)擴(kuò)充抗EMI性能出色的EMARMOUR系列產(chǎn)品陣容，加緊布局低噪聲運(yùn)放的開發(fā)，提升運(yùn)算放大器低功耗電流、低失調(diào)、高轉(zhuǎn)換速率等基本性能，滿足傳感器日益增長(zhǎng)的可靠性和高精度需求。