萬(wàn)億傳感時(shí)代,羅姆(ROHM)如何給運(yùn)放降噪?
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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(kāi)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(chē)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(xiàn)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(chē)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(chē)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(chēng)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?xún)?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?xún)?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(kāi)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(mǎn)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(xiàn)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(chē)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(chēng),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(kāi)發(fā)效率,節(jié)約了開(kāi)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(zhuān)注于車(chē)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(chē)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(mǎn)足傳感器日益增長(zhǎng)的可靠性和高精度需求。