Nepatrné OZ skoro nevidíte. Vyčnívají leda tak vlastnostmi

Ať žije miniaturizace! U nového operačního zesilovače TLR377GYZ od společnosti ROHM na výšku naměříte pouze 0,33 mm, zatímco celá struktura pak na desce zabírá plochu o velikosti jen 0,88 x 0,58 mm.

Znamená to ale, že se máme rozloučit s nějakými rozumnými parametry?

Offset i šum

Firma ROHM představila prvního srpna neobyčejně kompaktní provedení jednoduchého CMOSového operačního zesilovače (OZ) se vstupy a také výstupy typu rail-to-rail, který si bude žádat napájení v rozmezí od 1,8 až do 5,5 V, resp. souměrných ±0,9 až ±2,75 V. Takřka neviditelné integrované obvody TLR377GYZ, u kterých žádný z rozměrů nedosahuje ani jednoho milimetru, byly optimalizovány pro zesilování signálů z nejrůznějších snímačů (teplota, tlak nebo např. průtok) a nasazení v chytrých telefonech, drobných zařízeních internetu věcí a podobných aplikacích napájených především z baterie. Uplatní se při monitorování proudu, ve vstupních obvodech předřazených analogově-číslicovému převodníku, bufferech, zapojeních s fotodiodami atd. Je ale zapotřebí počítat s provozním rozsahem teplot až od -20 °C do +85 °C.

Co si budeme říkat, spotřební elektronika je stále menší a bude si proto logicky žádat i součástkovou základnu podobného ražení. To ale samo o sobě nestačí. Máme-li totiž u precizně měřicích obvodů s vysokou přesností zesilovat i malé signály, bude se od operačních zesilovačů dále žádat nízký vstupní napěťový offset a stejně tak i odpovídající šumové vlastnosti. Jde to s klesajícími rozměry nových prvků TLR377GYZ vůbec dohromady? Ve společnosti ROHM naštěstí přitakávají, protože se jim povedlo zajistit rovnováhu mezi miniaturizovaným provedením a dosahovanou přesností. Své struktury, pokud jde o chráněná obvodová řešení, procesy či technologie pouzdření, totiž dlouhá léta učili „vybranému chování“ (se kterým ostatně mívají potíže i tradiční OZ) a vše nyní zúročují.

Vstupní napěťový offset OZ a také vyráběný šum jdou proti přesnosti zesilovače a lze je zastavit, pokud např. zvedneme rozměry integrovaných tranzistorů, což nám ale zase nepomáhá s miniaturizací. Výrobce proto vsadil na vlastní obvody, jejichž napěťový offset v maximu nepřesáhne jeden milivolt (typické V_IO = 0,1 mV), aniž by u tranzistorů dále vzrostla jejich velikost. Díky optimalizaci odporových prvků se pak dostaneme s rušením – hustotou šumu vztaženou ke vstupu − na typickou úroveň 12 nV/√Hz, platnou pro 1 kHz. Za zmínku rovněž stojí provedení pouzder typu WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package) s roztečí vývodů pouze 0,3 mm. V ROHM tak vypočítávají úsporu místa dosahující s ohledem na stávající kompaktní produkty 46 % a v případě tradičních obvodů snad až 69 %. Do začátku zde proto nesmí chybět ani pomocná konverzní destička s osazeným obvodem nahrazující pouzdra typu SSOP6 a pamatováno je rovněž na precizní model SPICE, zvaný ROHM Real Model, pro potřeby ověřování a simulací. A aby měl výrobce, kam dále růst, skloňuje s výhledem do budoucna ještě spotřebu energie OZ. V našem případě jinak počítejte typicky s odběrem I_DD = 585 μA, pro shutdown pak nanejvýš 1,5 μA.

Odkazy:

[1] https://www.rohm.com/news-detail?news-title=2024-08-01_news_opamp&defaultGroupId=false