ROHM：年出货5亿颗运放背后的故事

为了应对这一挑战，日前，ROHM面向车载引擎控制单元和FA设备的异常检测系统等需要在恶劣环境下进行高速感测的车载和工业设备，开发出具备超强抗EMI性能的轨到轨输入输出高速CMOS运算放大器“BD87581YG-C(单通道)”和“BD87582YFVM-C(双通道)”。新产品已于2021年5月开始暂以月产100万个(样品价格300日元/件，不含税)的规模投入量产。按照规划，该系列未来还有4通道产品正在开发中，之后将很快推出。

根据罗姆上海技术中心FAE朱莎勤的介绍，新产品系列拥有两大主要特点：一是具备非常出色的抗干扰性能，可减轻降噪设计负担；二是配备高精度仿真模型，可防止实际试制后返工。

作为罗姆EMARMOUR运算放大器系列产品，BD8758xYx-C系列在ROHM的电波暗室中实施了“电子辐射抗扰度测试ISO 11452-2”、“BCI测试ISO 11452-4”、“近距离辐射抗扰度测试 ISO 11452-9”、“DPI测试IEC 62132-4”这四种国际通行的抗扰度评估测试，并在这四种测试中都表现出了非常出色的性能。

例如，在“电子辐射抗扰度测试 ISO 11452-2”中，相对于普通产品在整个噪声频段的输出电压波动±300mV以上，新产品仅为±10mV以内(仅为普通产品的1/30)，实现了非常出色的抗干扰性能。由于无需针对各频段噪声采取降噪措施，不仅可以减少元器件数量(双通道运算放大器与普通产品相比，RC滤波元器件共可减少10件)，还可减轻在系统中发挥重要作用的传感器等的降噪设计负担，从而有助于减少应用的设计工时并提高应用的可靠性。

因此，将新产品配置在传感器等部件的后段时，利用CMOS元件结构可实现快速且精准的信号放大而完全不受外部噪声的影响，因此在包括以各种异常检测系统为首的广泛应用中，非常有助于减少设计工时并提高系统的可靠性。

“普通的抗EMI性能出色的运算放大器，一般仅做‘DPI测试’，通过采取滤波器对策，仅在特定频段具有较强的抗噪能力。而罗姆的想法是，即使在应用产品中不采取特别的对策，也不会发生误动作。因此，运算放大器BD8758xYx-C系列通过了4种国际抗干扰度测试，并且实现了非常出色的抗干扰性能，并不意外。”朱莎勤说。

另一方面，在新产品验证用的仿真模型中，利用ROHM自有的建模技术，忠实地再现了实际IC的电气特性和温度特性，成功地使仿真值与IC实物的值完全一致。ROHM提供这种高精度SPICE模型“ROHM Real Model”，通过可靠的验证，可有效防止实际试制后的返工等情况发生，有助于提高应用产品的开发效率。

超低噪声+高抗EMI，如何修炼？

得益于公司的开发体制，2020年，罗姆运算放大器和比较器年出货量突破了五亿颗，市场涵盖了消费电子、通信、车载、工业和OA等多个领域，尤其是车载和工业设备市场，占比高达25%和12%，是罗姆关注的两大重点领域。

朱莎勤表示，罗姆的电路设计工程师在IC开发中起着主导作用，并追求工艺技术和布局技术，开发新系列运算放大器产品，追求时下所需的抗干扰性能。结合电路设计、布局、工艺三个方面，开发出了高精度的超低噪声运算放大器以及在恶劣环境下对抗外部噪音能力非常强劲的，抗EMI性能非常出色的运算放大器。

以2017年推出的具备超低噪声指标的LMR1802产品系列为例，从下图可以看出，在10HZ-10KHZ频率范围内，该系列整体性能非常出色，能够实现传感器对于高精度的要求。

“上述优异性能的获得，是罗姆通过改善工艺以及电路设计而实现的。”朱莎勤表示，除了噪音很低以外，LMR1802值得关注的参数还包括输入偏置电流，输入失调电压，该产品在这些方面相比以往的产品也都大大降低。另外，通过提高相位裕度，还确保了高稳定性和高易用性。

除了超低噪声外，出色的抗EMI性能是罗姆运算放大器产品的又一特性。

前文所提及的“EMARMOUR(其中，EM是电磁辐射的缩写，ARMOUR为铠甲之意)”是ROHM产品的品牌名，该品牌产品融合了ROHM的“电路设计技术”、“布局技术”、“工艺技术”优势开发而成，仅用于在ISO 11452-2国际抗扰度评估测试中，在整个噪声频段输出电压波动都非常小的抗干扰性能出色的产品。由于抗干扰性能非常出色，有助于解决系统开发过程中的噪声干扰问题，因而可减少设计工时并提高系统的可靠性。

朱莎勤从三个层面对使用ROHM抗EMI性能出色的运算放大器带来的优点进行了详细解读：

首先，在传感器应用中，输入电压是非常微弱的，普通产品由于抗干扰性能低，受到外部噪声影响，从而发生误动作。MCU接收到错误的信号，导致异常工作。而使用EMARMOUR系列产品，也就是说抗EMI性能出色的产品，是不容易受到外部噪声干扰的；

其次，从整体设计流程来看，特别是汽车电子的流程来看，在设计新产品时，都要对系统整体的噪声进行评估。普通产品在设计的初期阶段是很难做噪声设计的，噪声设计一般是要等到DEMO板出来以后，再进行整体评估，这个时候可能会导致噪声测试结果NG。这样就要花更多的工时来减低噪声，甚至要在设计前期追加对策，增加了整体设计工时。

然而在使用EMARMOUR系列产品，由于出厂时抗噪能力强，能够有效减轻降噪设计负担，从而可以帮助客户减少系统设计工时和设计成本，在整体交付周期较短的设计中，也可以做到快速响应。

第三，普通运放本身输入、输出端需要追加滤波器件，最简单的就是RC滤波，就是每一个端口要加电阻和电容。但使用罗姆的EMARMOUR系列产品，无需任何滤波对策就可以实现出色的降噪水平。简单地来比较一下，使用四通道产品时，可削减多达18个外围元器件，有效节省客户元器件成本以及布板面积成本。

全面优化电路、布局和元件尺寸，是罗姆在产品中提升抗EMI性能的关键所在。

“首先，通过在所需的位置嵌入多个新开发的噪声控制电路RF-IA，提高了抗干扰性能；其次，在有噪声的线路周围设置屏蔽结构，同时改善布线干扰并调整内部模拟内核的阻抗；第三，着眼于寄生电容大时抗噪性能强的事实来选择工艺和元件尺寸，以获得更适合的寄生电容。当这三点完全具备的时候，整个芯片的噪声抗噪的能力就非常强劲了。“朱莎勤说。