高精度傳感時代 噪聲設計究竟有多重要？

隨著全球物聯網的發展以及汽車電子智能化、ADAS駕駛輔助系統的普及化，傳感器的應用范圍已經是越來越廣。但基于傳感器本身的特性和原理，傳感器是將微弱的環境變化轉換為電器特性的產品，因此會將接收到的信號通過運算放大器和比較器進行轉換。運算放大器和比較器的作用和性能，對于傳感器能否充分發揮效用就會變得越來越重要。這種實際應用要求運算放大器或者比較器一定要有比較高的精度，即比較低的誤差，如此放大或者比較出來信號才真實可靠。

　　而在眾多影響運算放大器和比較器精度的因素當中，噪聲占據了很大一部分。羅姆半導體上海技術中心FAE朱莎勤告訴記者：“噪聲對芯片的影響可能會導致誤差，也有可能會導致誤動作，特別是從傳感器應用來說，我們都不希望有誤差或者是誤動作發生，這就要求運算放大器的低噪聲和抗干擾性能必不可少。”

　　特別是如今，用于電動汽車和ADAS中的汽車電子系統的電子化和高密度化正日益加速，噪聲環境也變得愈發嚴峻。通常，在汽車開發中，難以對電路板和系統單體做噪聲評估，一般需要組裝后再進行評估，但一旦評估結果出問題，就需要大規模修改，因此降噪設計一直是一個重大課題。

　　為應對這一挑戰，ROHM充分利用自有的垂直統合型生產體制和模擬設計技術優勢，從2017年開始開發EMARMOUR系列。據ROHM公司介紹，該系列的產品具有非常出色的抗干擾性能，有助于減輕降噪設計負擔，在車載和工業設備市場獲得了高度好評。

　　作為全球基礎半導體器件領域的領軍角色，羅姆半導體在2020年度的運算放大器和比較器產品出貨表現亮眼，據編者了解，年出貨量超過了5億枚，其中工業部分占12%，車載部分占25%。

　　普通的抗EMI性能出色的運算放大器，一般僅做“DPI測試”，通過采取濾波器對策，僅在特定頻段具有較強的抗噪能力。朱莎勤表示：“羅姆的想法是，即使在應用產品中不采取特別的對策，也不會發生誤動作。因此，運算放大器BD8758xYx-C系列通過了4種國際抗干擾度測試，并且實現了非常出色的抗干擾性能。”

　　除此之外，羅姆也發布了抗EMI性能非常出色，可減輕降噪設計負擔以及配備了高精度仿真模型，可防止實際試制后返工的軌到軌輸入輸出、高速CMOS運算放大器BD8758xYx-C系列。分別是單通道產品BD87581YG-C，以及兩通道產品BD87582YFVM-C。據羅姆官方披露，這些新產品已于2021年5月開始暫以月產100萬個的規模投入量產。

　　以出色的抗干擾性能著稱的EMARMOUR系列的開發初衷，朱莎勤總結到：“羅姆的設計是為了在應用產品中無需采取特別措施也可防止產品因噪聲干擾而誤動作。其中，此次的新產品在國際通行的4種抗擾度評估測試中均實現超強性能。例如，在汽車制造商實施的“電子輻射抗擾度測試 ISO 11452-2”中，普通產品的輸出電壓在整個噪聲頻段內波動達到±300mV以上，而新產品的輸出電壓波動僅在±10mV以內（僅為普通產品的1/30）。因此，將新產品配置在傳感器等部件的后段時，利用CMOS元件結構可實現快速且精準的信號放大而完全不受外部噪聲的影響，因此在包括以各種異常檢測系統為首的廣泛應用中，非常有助于減少設計工時并提高系統的可靠性。”

　　作為持續性基礎創新的領軍者，未來ROHM將會繼續擴大新產品陣容，并且還會將高抗干擾技術應用到電源IC等產品中，為進一步減少各種應用的設計工時和提高應用的可靠性貢獻力量。