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ROHM bietet neuen CMOS-Operationsverstärker mit optimiertem Rauschverhalten

Ideale Lösung für Anwendungenm, die eine hochspräzise Sensorik erfordern, einschließlich Sonar- und optischer Sensore

ROHM kündigt die Verfügbarkeit eines CMOS-Operationsverstärkers mit optimiertem Rauschverhalten an. Der LMR1802G-LB reduziert die äquivalente Eingangs-Rauschdichte im Vergleich zu herkömmlichen Produkten um die Hälfte auf 2,9nV/√Hz bei 1 kHz bzw. 7,8nV/√Hz bei 10 Hz und kann damit dazu beitragen die Leistung von Sensoren erheblich zu verbessern. Darüber hinaus sorgen die erstklassige Phasenlage von 68° und die kapazitive Lasttoleranz von 500pF für eine ausgezeichnete Stabilität. Dies ermöglicht nicht nur eine präzise Verstärkung auch kleiner Spannungen in der Größenordnung von einigen µV, sondern gewährleistet auch die Unterstützung von Anwendungen mit hochpräziser Abtastung. Beispiele hierfür sind Beschleunigungssensoren in Sonarsystemen und optische Sensoren, die ultra-kleine Signale verarbeiten. Der LMR1802G-LB verfügt über ein SSOP5-Gehäuse mit Abmessungen von 2,9mm x 2,8mm x 1,25mm. Weitere Spezifikationen sind eine Eingangs-Offsetspannung von 450µV, ein Eingangs-Bias-Strom von nur 0,5pA sowie ein Versorgungsspannungsbereich von 2,5V bis 5,5V. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen –40°C und +125°C. Den LMR1802G-LB gibt es ab sofort in Muster- und ab Oktober 2018 in OEM-Stückzahlen.

Um die Funktionalität zahlreicher Anwendungen von tragbaren Geräten und Fahrzeugsystemen bis hin zu industriellen Geräten zu verbessern und eine fortschrittliche Steuerung zu ermöglichen, kommen in den letzten Jahren immer mehr Sensoren zum Einsatz. Diese Sensoren erfassen verschiedene umgebungsbedingte und physikalische Veränderungen und wandeln sie in elektrische Signale. Dazu ist eine hohe Genauigkeit erforderlich. Zudem wird versucht durch niedrigere Spannungen an der Sensorschaltung größtmögliche Energieeinsparungen zu erzielen. Um solche analoge Signale am Sensorausgang wieder zu verstärken, werden Operationsverstärker eingesetzt. Da die Sensorsignale jedoch so schwach sind, müssen für eine hochpräzise Übertragung Maßnahmen zur Rauschunterdrückung implementiert werden. Als Lösung für solche Anforderungen entwickelt ROHM einen möglichst rauschunempfindlichen Operationsverstärker, der mit ROHMs vertikal integrierten Produktionssystem und proprietären analogen Designtechnologien und Prozessen gefertigt wird. ROHM hat damit einen Operationsverstärker auf den Markt gebracht, der sich durch geringstes Rauschen auszeichnet und für Consumer-Geräte und Industrieanlagen optimiert ist.

Wesentliche Merkmale

Um das extrem geringe Rauschen zu erreichen, kombiniert ROHM bei diesem neuen Produkt seine bewährten Analogtechnologien: Schaltungsdesign (neue Schaltung in der differentiellen Eingangsstufe), Layout (über viele Jahre kultiviertes Analogdesign) und Produktionsprozesse (optimiert für geringes Rauschen). In der Vergangenheit gab es beim Versuch, das Rauschen in Operationsverstärkern zu verringern Probleme, wie zum Beispiel schlechte Phasenlage und kapazitive Lastkennlinien sowie Schwingungen, die das Schaltungsdesign erschwerten. Durch die Einführung einer neuen Schaltung in der differentiellen Eingangsstufe konnte ROHM ein branchenweit niedriges Rauschen mit einer Phasenlage von 68° und einer kapazitiven Lasttoleranz von 500pF erreichen.

Dies trägt dazu bei, das Detektionsvermögen von Sensorsignalen gegenüber herkömmlichen Lösungen zu verbessern und ermöglicht eine genaue Spannungsverstärkung von Signalen in der Größenordnung von µV.

Minimiert Eingangsoffsetspannung und Eingangs-Bias-Strom

Bei der Konfiguration eines Operationsverstärkers sollte die Ausgangsspannung 0V sein, wenn der Eingang 0V ist. Oft wird jedoch eine Offsetspannung als Fehler erzeugt. Ein großer Eingangs-Bias-Strom am Operationsverstärker beeinflusst selbst bei einer hohen Ausgangsimpedanz des Sensors die Ausgangsspannung des Sensors. Für eine optimale Performance müssen diese beiden Fehlerfaktoren so klein wie möglich gehalten werden. Der LMR1802G-LB erreicht durch eine Eingangs-Offsetspannung von 450µV und einen Eingangs-Bias-Strom von nur 0,5pA (vier Mal bzw. zwei Mal weniger als herkömmliche Produkte) eine hochgenaue Verstärkung.

Anwendungsbeispiele

  • Abstandsmessgeräte mit Sonar- und optischen Sensoren
  • Sicherheitssysteme, IR-Fernbedienungen, Nachtsichtgeräte und andere mit IR-Sensoren ausgestattete Geräte
  • Geräte mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit (z.B. HDD)
  • Durchflussmesser und Gaswarngeräte
  • Weitere Industrie- und Verbraucheranwendungen mit integrierten Sensoren, die eine hohe Messgenauigkeit erfordern.