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降噪设计“绩优生”,罗姆新超高EMI耐量的运算放大器问世

《名企发布会动态》
2021-07-05 09:46 来源:电源网原创 编辑:邢

“如今的汽车开发中,仍旧难以对电路板和系统单体做噪声评估,一般需要组装后再进行评估,但一旦评估结果NG,就需要大规模修改,因此降噪设计一直是一个重大课题。以出色的抗干扰性能著称的罗姆EMARMOUR™系列的开发初衷,就是为了在应用产品中无需采取特别措施也可防止产品因噪声干扰而误动作。”

近日,罗姆宣布开发出具备超强抗EMI性能的轨到轨输入输出高速CMOS运算放大器BD87581YG-C(单通道)”和“BD87582YFVM-C(双通道)”。这家全球知名半导体制造商称此次发布的新产品在国际通行的4种抗扰度评估测试中均可实现超强性能。罗姆上海技术中心FAE朱莎勤表示,该系列还有4通道产品正在开发中,之后将很快推出。

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如何实现低噪声性能?

我们都知道,运算放大器内部的噪声大致可以分为由工艺结构造成的闪烁噪声,和由电路设计产生的热噪声。为了降低整体噪声,罗姆通过全面改善制造工艺以及优化基本元件,使其产品从10Hz到1kHz均可实现超低噪声,这也满足日益低电压化的传感器系统对高精度的要求。

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比如上图罗姆2017年左右推出的超低噪声运放产品LMR1802产品系列,从10HZ到10KHZ的整个频率范围内,它的指标都是最低的,相比以往产品以及普通产品,整体性能非常好,实现了传感器对高精度的要求。罗姆开发的产品不仅追求低噪音性能,还追求易用性。除了本身噪音很低之外,对于一个普通的运放来说,必须要关注的一些参数,包括输入偏置电流和输入失调电压,相比以往的产品也大大降低。另外,通过提高相位裕度,确保了高稳定性。

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如何提升抗EMI性能?

答案是通过全面优化电路、布局和元件尺寸等,使抗EMI性能得到显著提升。首先,通过在所需的位置嵌入多个新开发的噪声控制电路“RF-IA”,提高了抗干扰性能。其次,在有噪声的线路周围设置屏蔽结构,同时改善布线干扰并调整内部模拟内核的阻抗。第三,着眼于寄生电容大时抗噪性能强的事实来选择工艺和元件尺寸,以获得更适合的寄生电容。当这三点完全具备的时候,整个芯片的抗噪能力就非常强劲。

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拥有EMARMOUR™新产品“BD8758xYx-C”是种什么体验?

踏实。早在2018年罗姆就推出了EMARMOUR™系列双极型运算放大器和比较器,共有四款。此次推出的是CMOS型的运算放大器,BD87581YG-C(单通道)”和“BD87582YFVM-C(双通道),在4种国际抗干扰度测试中均实现非常出色的抗干扰性能。我们知道,抗干扰度测试包括“电子辐射抗扰度测试 ISO 11452-2”、“BCI测试 ISO 11452-4”、“近距离辐射抗扰度测试 ISO 11452-9”、“DPI测试 IEC 62132-4”这4种国际通行的抗扰度评估测试。普通的抗EMI性能出色的运算放大器,一般仅做“DPI测试”,通过采取滤波器对策,仅在特定频段具有较强的抗噪能力。而罗姆的想法是,即使在应用产品中不采取特别的对策,也不会发生误动作。因此,运算放大器BD8758xYx-C系列通过了4种国际抗干扰度测试,并且实现了非常出色的抗干扰性能。

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省心。在谈到“BD8758xYx-C”新产品系列的特点时,罗姆上海技术中心FAE朱莎勤表示,一是具备非常出色的抗干扰性能,可减轻降噪设计负担;二是配备名为“ROHM Real Model”的SPICE高精度仿真模型,可防止实际试制后返工。

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“ROHM Real Model”是罗姆自有的建模技术,通过将晶体管电路整体实现的特性按功能进行设计和重新组合,从而实现出色的特性再现性。相比传统的SPICE模型,最大的优势是仿真值与实际IC的值完全一致。如上图,左边的温度曲线是仿真和实测值的比较,在全温度范围(-40度~125度)可以实现测量值和仿真值完全一致,完全再现温度特性。右边是运用SPICE模型可以仿真的一些参数,包括DC特性和AC特性比较多的参数,即使是很难进行仿真的相位裕度,也可高精度再现,这在同行业中具有较大优势。

方便。该系列产品符合AEC-Q100标准,与通用运算放大器之间引脚兼容,可用于对电子电路降噪要求高的各种车载和工业设备。

在谈及运算放大器和分流电阻器的选型以及罗姆的解决方案时,朱莎勤介绍说:“在客户实际使用时,如何解决选择运放的参数的问题,罗姆的方案是通过使用分流电阻器来测量IGBT、MOSFET和电机驱动器等的输出电流,进行电机速度控制并防止其损坏的电路。客户可以根据不同的应用场景来选择,比如高精度控制和高速响应,罗姆都有相应的解决方案。”

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值得一提的是,罗姆能够快速开发出高精度的超低噪声运算放大器以及在恶劣环境下对抗外部噪音能力非常强劲的抗EMI性能非常出色的运算放大器,得益于罗姆运算放大器和比较器的开发体制——罗姆的电路设计工程师在IC开发中起着主导作用,并追求工艺技术和布局技术。而且罗姆善于利用自有的垂直统合型生产体制和模拟设计技术优势,从2017年开始开发EMARMOUR™系列以来,该系列的产品具有非常出色的抗干扰性能,有助于减轻降噪设计负担,在车载和工业设备市场获得了高度好评。仅2020年一年,罗姆运算放大器和比较器出货量超过5亿枚。

“今后,罗姆将会继续扩大新产品阵容,并且还会将高抗干扰技术应用到电源IC等产品中,为进一步减少各种应用的设计工时和提高应用的可靠性贡献力量。”

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