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업계 최고의 Low noise CMOS OP Amp 「LMR1802G-LB」 개발
광 센서 및 소나 (Sonar) 등, 고정밀도 센싱이 필요한 산업기기의 진화에 기여

2018년 7월 5일

※2018년 7월 5일 현재 로옴 조사

<개요>

BD9S Series

로옴 (ROHM) 주식회사 (본사 : 교토)는 미세 신호를 취급하는 광 센서 및 소나 (sonar), 하드디스크에서 사용되는 가속도 센서 등, 고정밀도 센싱이 필요한 산업기기 어플리케이션용으로, 업계 최고의 Low noise CMOS*1OP Amp 「LMR1802G-LB」를 개발하였습니다.

LMR1802G-LB는 로옴의 「회로 설계」「프로세스」「레이아웃」의 3가지 아날로그 기술을 융합하여, 입력 환산 노이즈 전압 밀도 (이하, 노이즈 성능)에서 시장 유통 제품 (이하, 기존품)에 비해 약 1/2 (1kHz일 때 2.9nV/√Hz, 10Hz일 때 7.8nV/√Hz)의 압도적으로 낮은 노이즈 성능을 실현함으로써, 센서 신호의 검출 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 OP Amp입니다. 또한, 낮은 노이즈 성능과 트레이드오프 관계인 위상 마진과 용량성 부하의 구동도 각각 업계 최고 수준의 성능 (위상 마진 68°, 용량성 부하 500pF)을 실현하여, 업계 최고의 낮은 노이즈 성능을 실현함과 동시에, 높은 안정성을 지닌 (잘 발진되지 않아 취급이 용이) 제품입니다. 이에 따라, 수 µV의 전압도 정확히 증폭시킬 수 있으므로 고정밀도 센싱이 필요한 산업기기 및 가전의 진화에 기여합니다.

본 제품은 2018년 6월부터 샘플 (샘플 가격 500엔/개 : 세금 불포함)출하를 개시하였으며, 2018년 10월부터 월 50만개의 생산 체제로 양산을 개시할 예정입니다. 생산 거점은 전공정 로옴 하마마츠 주식회사 (하마마츠), 후공정 ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd.입니다. 아울러 부품 온라인 유통 업체를 통한 인터넷 판매를 개시하여, Mouser를 비롯하여 chip 1 stop, Corestaff, RS Components 등에서 구입 가능합니다.

앞으로도 로옴은 Low noise OP Amp 개발 기술을 자사의 타 제품에도 전개하여, 어플리케이션의 고정밀도화와 시스템의 고신뢰화에 기여해 나갈 것입니다.

<배경>

최근 IoT의 확대에 따라, 모바일 기기를 비롯하여 자동차 및 산업기기 등 모든 어플리케이션에서 고기능 및 고도의 제어를 위한 센서가 탑재되고 있습니다. 센서는 다양한 환경 및 물리적인 변화를 신호로 변환하는 디바이스로, 고정밀도가 요구됨과 동시에 저전력화에 따른 센서 주변 회로의 저전압화도 추진되고 있습니다.

한편, OP Amp는 센서의 후단에 배치되어 센서 출력 신호를 증폭합니다. 센서 출력 신호는 미세한 아날로그 신호가 많으므로, 신호를 고정밀도로 전달하기 위해 OP Amp가 지닌 노이즈에 대한 요구는 더욱 까다로워지고 있습니다.

로옴은 아날로그 설계 기술 및 독자적인 프로세스 등 수직 통합형 생산 체재를 활용함으로써, 작년에 자동차기기용으로 높은 노이즈 내성 (외부로부터의 노이즈에 강한) OP Amp를 개발하였으며, 이번에는 산업기기 및 가전용으로 업계 최고의 Low noise (전자회로에서 발생하는 노이즈가 적은) OP Amp를 개발하였습니다.

OP Amp가 존재하는 이유, 업계 최고 Low noise 성능을 실현한 CMOS OP Amp

<특징>

1. 낮은 노이즈로 사용이 용이한 업계 최고 성능의 Low noise CMOS OP Amp

Low noise로 사용이 편리한 CMOS OP Amp

본 제품은 「회로 설계 (차동 입력단의 신 회로)」「레이아웃 (장기간에 걸쳐 축적해온 아날로그 레이아웃)」「프로세스 (Low noise용으로 최적화)」의 로옴의 3가지 아날로그 기술을 융합하여 개발한 Low noise CMOS OP Amp입니다. 입력 환산 노이즈 전압 밀도에서 1kHz일 때 2.9nV/√Hz, 10Hz일 때 7.8nV/√Hz를 달성, 시장 유통 제품 대비 노이즈량을 약 1/2로 줄여, 압도적으로 낮은 노이즈 성능을 실현하였습니다.

또한, 기존에는 OP Amp의 낮은 노이즈 성능을 추구하는 경우, 위상 마진과 용량성 부하 특성이 악화되어 발진되는 등 회로 설계 상 어려움이 있었습니다. 그러나, OP Amp의 차동 입력단에 새로운 회로를 도입함으로써, 업계 최고의 Low noise 성능을 실현함과 동시에 업계 최고 수준의 위상 마진 68°와 용량성 부하의 구동 500pF을 실현하였습니다.

이에 따라, 센서 신호의 검출 성능을, 예를 들어 기존품의 2배로 대폭 향상시켜 수 µV의 전압도 정확히 증폭할 수 있으므로, 고정밀도가 키워드인 센서 탑재 기기의 고기능화에 기여합니다.

 

2. 오차가 되는 입력 오프셋 전압과 입력 바이어스 전류 극소화

오차 요인 극소화

OP Amp는 구조 상, 입력전압 0V 시 출력전압도 0V가 되어야 하지만, 오차로서 오프셋 전압이 발생하게 됩니다. 또한, 센서 출력의 임피던스가 높은 경우에 OP Amp의 입력 바이어스 전류가 크면, 센서 출력전압에 영향을 미치게 됩니다. 이러한 2가지 특성은 OP Amp의 오차 요인으로서 낮은 수치가 요구됩니다.

신제품은 입력 오프셋 전압을 450µV (기존품의 1/4), 입력 바이어스 전류를 0.5pA (기존품의 1/2)로 억제하여 오차 저감의 관점에서도 고정밀도 증폭을 가능하게 합니다.

 

<어플리케이션 예>

  • 소나 및 광 센서를 탑재하는 거리 계측 기기
  • 보안 기기 및 적외선 리모컨, 적외선 투시장치 등의 적외선 센서 탑재 기기
  • 하드디스크 등의 정밀 동작 기기
  • 유량계 및 가스 검지기 등의 설비 관리 기기
  • 기타, 센서를 탑재하여 고정밀도 검출을 필요로 하는 산업기기, 민생기기

 

<사양>

품명 회로
전원전압
범위
입력 오프셋
전압
입력 바이어스
전류
입력 환산
노이즈 전압
동작온도
범위
패키지 패키지
사이즈
LMR1802G-LB 1 2.5V ~ 5.5V ±450µV 0.5pA 2.9nV/√Hz (1kHz)
7.8nV/√Hz (10Hz)
-40℃ ~ 125℃ SSOP5 2.9 × 2.8 × 1.25mm

<용어 설명>

*1) CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor, 상보형 MOS의 약자)
Bipolar에 비해, 입력전류가 작고, 저전압 동작에 적합
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