Operationsverstärker Branchenweit kleinster CMOS-OpAmp für Smartphones und IoT

Von Kristin Rinortner 1 min Lesedauer

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ROHM hat mit dem TLR377GYZ einen sehr kompakten CMOS-Operationsverstärker mit Rail-to-Rail-Eingang/Ausgang für Versorgungsspannungen von 1,8 bis 5 V entwickelt. Das Bauelement ist für die Verstärkung von Signalen von Temperatur-, Druck- und Durchfluss-Sensoren optimiert, die in Smartphones, kleinen IoT-Geräten und ähnlichen Anwendungen eingesetzt werden.

Operationsverstärker: Niedrige Eingangsoffsetspannung und geringes Rauschen des OPV erhöhen Genauigkeit von Sensorschaltungen.(Bild:  Rohm)
Operationsverstärker: Niedrige Eingangsoffsetspannung und geringes Rauschen des OPV erhöhen Genauigkeit von Sensorschaltungen.
(Bild: Rohm)

Smartphones und IoT-Geräte werden immer kompakter und erfordern somit kleinere Komponenten. Um kleine Signale, wie sie in der hochgenauen Sensorik erforderlich sind, präzise zu verstärken, müssen Operationsverstärker die niedrige Eingangsoffsetspannung und das Rauschverhalten verbessern. Gleichzeitig muss ihr Formfaktor weiter verringert werden.

Der TLR377GYZ schafft den Spagat zwischen Miniaturisierung und hoher Präzision, da ROHM die über viele Jahre hinweg bewährten proprietären Schaltungs-, Prozess- und Gehäusetechnologien weiterentwickelt hat.

Die Eingangsoffsetspannung und die Rauschentwicklung von Operationsverstärkern beeinträchtigen die Verstärkungsgenauigkeit und können durch eine Vergrößerung der eingebauten Transistoren unterdrückt werden. Dies geht allerdings auf Kosten der Miniaturisierung.

Proprietäre Schaltungen erreichen ohne Vergrößerung der Transistoren eine maximale Offsetspannung von 1 mV. Die proprietäre Prozesstechnologie reduziert auch das Flicker-Rauschen erheblich. Gleichzeitig führen optimierte Widerstandskomponenten zu einem extrem niedrigem Spannungsrauschen von 12 nV/√Hz.

Der OPV kommt in einem WLCSP-Gehäuse (Wafer Level Chip Scale Package) im Raster von 0,3 mm. Dadurch verringert sich die Größe um etwa 69 % im Vergleich zu herkömmlichen und um 46 % im Vergleich zu bestehenden kompakten OpAmps.

Eine Konvertierungsplatine mit integriertem Operationsverstärker-IC ersetzt das SSOP6-Gehäuse. Diese Platine soll den Austausch und erste Evaluierungen erleichtern. Für Simulationen steht ein SPICE-Modell – ROHM Real Model genannt – auf der Website zur Verfügung.

In Zukunft sollen nicht nur die Miniaturisierung und Genauigkeit weiter verbessert, sondern auch die Leistung der Operationsverstärker gesteigert werden. Dies soll durch eine weitere Reduzierung der Stromaufnahme mit Hilfe der proprietären Ultra-Low-Power-Technologie erreicht werden. (kr)

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