Schwingungen verhindern: ROHM stellt neuen Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker vor

CMOS-Operationsverstärker erweitert extrem rauschunempfindliche EMARMOUR™-Serie zur Erkennung von Störungen

Willich-Münchheide, 01. Juli 2020 – ROHM kündigt mit dem BD77501G einen Hochgeschwindigkeits-CMOS-Operationsverstärker mit Masse-Erkennung an. Der neue IC ist für Industrie- und Verbraucheranwendungen optimiert, die eine Hochgeschwindigkeitsabtastung erfordern. Beispiele hierfür sind Anomalie-Erkennungs-systeme, die in Mess- und Steuergeräten zusammen mit Sensoren verwendet werden. (Bild 1) Das „Internet der Dinge“ (IoT) hat in den vergangenen  Jahren die Anzahl der elektronischen Komponenten erhöht, die in einer Vielzahl von modernen Automobil- und Industriesteuerungsanwendungen zum Einsatz kommen. Dazu gehören auch Operationsverstärker, die zum Beispiel in Anomalie-Erkennungssystemen winzige Sensorsignale verstärken. Da konventionelle Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker anfällig für Schwingungen sind, kann es Probleme beim Design einer Leiterplatte geben. Gleichzeitig verschlechtern die zunehmende Elektrifizierung und Montagedichte das Rauschen in der Umgebung, was die Implementierung von rauscharmen Designs für Kleinsignalbauelemente extrem schwierig macht. Als Reaktion darauf entwickelte ROHM die Operationsverstärker und Komparatoren*1 der EMARMOUR™-Serie. Diese zeichnen sich durch eine hohe Rauschunempfindlichkeit aus und ermöglichen es den Anwendern, die Designressourcen für Rauschunterdrückungsmaßnahnen zu reduzieren. Die Bauelemente wurden auf dem Automobil- und Industriemarkt gut angenommen. ROHM hat die Produktpalette nun um eine neue Hochgeschwindigkeitsversion erweitert. Der BD77501G ist der erste Operationsverstärker, der nicht nur die für die Anomalieerkennung und andere Systeme erforderliche Hochgeschwindigkeits-Verstärkung (hohe Anstiegsrate: 10 V/µs) unterstützt, sondern auch durch Lastkapazität hervorgerufene Schwingungen vollständig eliminiert. Während herkömmliche Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker durch derartige Schwingungen instabil werden können, gewährleistet ROHMs neues Produkt einen stabilen Betrieb ohne unerwünschte Oszillation. Der BD77501G bietet eine hohe EMI-Toleranz*2 (Störfestigkeit), die im Gegensatz zu herkömmlichen Produkten, bei denen die Ausgangsspannung über das gesamte Rauschfrequenzband um ±200 mV oder mehr variieren kann, Schwankungen auf weniger als ±20 mV (1/10) begrenzt. Dies ermöglicht eine schnelle Signalverstärkung ohne Beeinträchtigung durch Lastkapazität oder externes Rauschen, wenn die Installation in den letzten Stufen von Sensoranwendungen erfolgt. ROHM wird das Angebotsspektrum dieses Produkts in naher Zukunft auf den Automobilmarkt auszuweiten. (Bild 2a und 2b) Was ist EMARMOUR™? EMARMOUR™ ist der Markenname für ROHM-Produkte, die proprietäre Technologien nutzen, die Schaltungsdesign, Layout und Prozesse abdecken, um eine extrem hohe Störfestigkeit zu erreichen. Mit dieser Technologie werden bei Prüfungen gemäß ISO11452-2-Standard die Ausgangsspannungsschwankungen über das gesamte Rauschfrequenzband auf weniger als ±300 mV begrenzt. Diese hohe Rauschunterdrückung reduziert nicht nur die Entwicklungsressourcen und -zeiten, sondern verbessert auch die Zuverlässigkeit, indem sie bei der Entwicklung einer Vielzahl von Systemen Probleme in Bezug auf Rauschen löst. Wesentliche Merkmale 1. Erste schwingungsfreie Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker, die die Entwicklungszeit in Bezug auf die Lastkapazität minimieren Der BD77501G gewährleistet durch Verwendung der originalen Nano Cap™-Stromversorgungstechnologie eine extrem stabile Regelung. Damit ist er der erste Operationsverstärker, der durch Lastkapazität induzierte Schwingungen vollständig eliminiert. Gleichzeitig unterstützt er eine Hochgeschwindig-keitsverstärkung mit einer hohen Anstiegsrate von 10 V/µs, die bei der Erkennung von Anomalien und anderen Systemen erforderlich ist. (Bild 3) Bei herkömmlichen Operationsverstärkern können Instabilitäten, die durch die Lastkapazität verursacht werden, zu Einschränkungen bei der Verdrahtung und den peripheren Komponenten führen. Dies erschwert ihren Einsatz. Im Gegensatz dazu eliminiert der neue Operationsverstärker von ROHM Schwingungen. Er gewährleistet dadurch einen stabilen Betrieb und erleichtert das Anwendungsdesign. 2. Hervorragende Störfestigkeit reduziert die Anforderungen an das Rauschdesign (exklusives Merkmal der EMARMOUR™ Serie) Während bei herkömmlichen Produkten die Ausgangsspannung über das gesamte Rauschfrequenzband um ±200 mV oder mehr schwanken kann, erreicht ROHMs neuester Operationsverstärker der EMARMOUR™-Serie eine ausgezeichnete Störfestigkeit und begrenzt die Schwankungen auf weniger als ±20 mV. Dadurch müssen keine Gegenmaßnahmen (Filterschaltungen) für jede Rauschfrequenz getroffen werden. Dies wiederum reduziert die Rauschdesign-Ressourcen für Sensoren (die in einer Vielzahl von Systemen eine wichtige Rolle spielen), was das Anwendungsdesign erleichtert und gleichzeitig die Systemzuverlässigkeit verbessert. (Bild 4) 3. Rauschunterdrückung mit weniger externen Komponenten (exklusives Merkmal der EMARMOUR™ Serie) Durch die hohe Störfestigkeit des BD77501G entfallen externe Komponenten, die bei herkömmlichen Produkten für Rauschunterdrückungsmaßnahmen (CR-Filter für Stromversorgungs-, Eingangs- und Ausgangspins) üblich sind. Bei einem einkanaligen Operationsverstärker benötigt das neue Produkt von ROHM beispielsweise zehn externe Komponenten weniger als herkömmliche Lösungen. (Bild 5) Spezifikationen (siehe Tabelle) Verfügbarkeit: Der BD77501G ist ab sofort in Muster- und ab Oktober 2020 in OEM-Stückzahlen erhältlich. Anwendungsbeispiele - Geräte für das Gebäudemanagement wie Strom- und Gasdetektoren - Motoren, die eine Hochgeschwindigkeitssteuerung (Signalübertragung) erfordern - Steuergeräte für Umrichter - Vorlaufpuffer für die Ansteuerung von Transistoren ...sowie viele andere Industrie- und Verbraucheranwendungen, die eine Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung und -Verstärkung ohne Beeinträchtigungen durch Lastkapazitäten erfordern. Über die Nano Cap™ Technologie Die Nano-Cap-Stromversorgungstechnologie basiert auf einer extrem stabilen Regelungstechnologie, die ROHMs umfangreiche Analogexpertise über Schaltungsdesign, Prozesse und Layout unter Verwendung eines vertikal integrierten Produktionssystems kombiniert. Eine optimierte Regelung beseitigt Stabilitätsprobleme von Kondensatoren in Analogschaltungen und verkürzt so die Entwurfszeit für eine Vielzahl von Anwendungen in den Bereichen Automobil, Industrieausrüstung, Endverbraucher und vielen anderen. Terminologie *1) Operationsverstärker/Komparatoren Operationsverstärker verstärken Eingangssignale. Sie werden oft verwendet, um winzige Signale, wie sie beispielsweise von Sensoren ausgegeben werden, auf einen für MCUs erkennbaren Spannungspegel zu verstärken. Komparatoren werden häufig zur Bestimmung des Schwellenwerts von Eingangssignalen eingesetzt. Nach der Schwellenwertbewertung des Sensorausgangssignals geben sie ein High/Low-Signal aus. (Bild 6) *2) Toleranz gegenüber EMI (Elektromagnetische Interferenz) Die EMI-Toleranz ist ein Parameter, der den Grad der Toleranz gegenüber Umgebungsrausch angibt. Derartiges Rauschen kann in Systemen mit geringer EMI-Toleranz Fehlfunktionen auslösen, so dass Schutzmaßnahmen wie Filter (Widerstände/Kondensatoren) oder Abschirmungen (Metallplatten) erforderlich sind. Eine hohe EMI-Toleranz gewährleistet dagegen einen stabilen Betrieb, ohne dass man sich um die Auswirkungen von Rauschen kümmern muss. Das ist ein großer Vorteil, da der Entwicklungsaufwand für Rauschunterdrückungsmaßnahmen praktisch entfällt. *Nano Cap™ und EMARMOUR™ sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen von ROHM Co., Ltd.

Über ROHM Semiconductor ROHM Semiconductor, ein weltweit aktives Unternehmen, das per 31.3.2020 einen Umsatz von rund 3,326 Mrd. US-Dollar erwirtschaftete und 22.191 Mitarbeiter beschäftigt, entwickelt und produziert eine umfangreiche Produktpalette, zu der integrierte Schaltungen, SiC-Dioden, SiC-MOSFETs, SiC-Module, Transistoren, LEDs und weitere elektronische Bauelemente, aber auch Widerstände, Tantal-Kondensatoren und Druckköpfe gehören. Die Produktion erfolgt in modernsten Fertigungsstätten in Japan, Korea, Malaysia, Thailand, den Philippinen und China. Lapis Semiconductor, SiCrystal GmbH und Kionix gehören ebenfalls der ROHM Semiconductor Group an. ROHM Semiconductor Europe mit seiner Zentrale nahe Düsseldorf betreut die EMEA-Region (Europe, Middle East, Africa). Für weitere Informationen besuchen Sie bitte www.rohm.de