Circuitos integrados

Amplificador operacional CMOS que elimina la oscilación debida a las capacitancias de carga

ROHM ha anunciado recientemente el lanzamiento de un amplificador operacional CMOS de sensores de tierra de alta velocidad, el BD77501G, optimizado para equipos industriales y de consumo que requieren una detección de alta velocidad, como los sistemas de detección de anomalías utilizados en los equipos de medición y control, junto con sensores que funcionan con señales muy pequeñas.

El crecimiento espectacular de la IoT en los últimos años ha provocado un aumento significativo del número de componentes electrónicos utilizados para el control avanzado en una amplia variedad de aplicaciones automovilísticas e industriales. Entre otros, se utilizan amplificadores operacionales que son capaces de amplificar rápidamente las señales diminutas de los sensores en sistemas de detección de anomalías que proporcionan seguridad. No obstante, el diseño de la placa puede resultar problemático, ya que los amplificadores operacionales de alta velocidad convencionales son susceptibles a la oscilación debida a las cargas capacitivas (es decir, del cableado). Al mismo tiempo, la degradación del entorno de ruido resultante del aumento de la electrificación y de la densidad de montaje está dificultando extremadamente la implementación del diseño del ruido para los dispositivos de pequeña señal.

En respuesta, ROHM ha desarrollado la serie EMARMOUR™ de amplificadores operacionales y comparadores*1 que han sido bien acogidos en los mercados de la automoción y la industria debido a su inmunidad superior al ruido que permite a los usuarios reducir los recursos de diseño a la hora de abordar los problemas de ruido. Esta vez, ROHM ha ampliado la gama añadiendo un nuevo tipo de alta velocidad ideal para la detección de anomalías que evita la oscilación en todo el rango de capacitancia de carga.

El BD77501G es el primer amplificador operacional de la industria que no sólo soporta la amplificación de alta velocidad (alta velocidad de respuesta: 10 V/us) necesaria en la detección de anomalías y otros sistemas, sino que también elimina completamente la oscilación causada por la capacitancia de carga (es decir, el cableado). A diferencia de los amplificadores operacionales de alta velocidad convencionales que pueden volverse inestables debido a la oscilación inducida por la capacitancia de carga, el nuevo producto de ROHM asegura un funcionamiento estable sin oscilaciones no deseadas. Además, mientras que la tensión de salida de los productos convencionales puede fluctuar en ±200 mV o más a través de toda la banda de frecuencia del ruido, el BD77501G proporciona una inmunidad EMI*2 (inmunidad al ruido) sin precedentes que limita la variación a menos de ±20 mV (1/10ª). Esto permite la amplificación de las señales de alta velocidad sin que se vea afectada por la capacitancia de carga o el ruido externo cuando se instala en las últimas etapas de las aplicaciones de los sensores, mejorándose así la fiabilidad y reduciéndose el tiempo de diseño.

 

ROHM se ha comprometido a ampliar la gama de este producto al mercado automovilístico en un futuro próximo.

¿Qué es EMARMOUR™?
EMARMOUR™ es la marca exclusiva de ROHM para identificar los productos de su factoría que aprovechan las tecnologías patentadas que cubren el diseño, la disposición y los procesos de los circuitos para lograr una inmunidad al ruido ultraalta. Esta tecnología limita la fluctuación de la tensión de salida a menos de ±300 mV a través de toda la banda de frecuencia del ruido durante las pruebas de evaluación del ruido bajo la norma internacional ISO11452-2. Esta inmunidad al ruido sin precedentes reduce los recursos de diseño a la vez que mejora la fiabilidad al resolver problemas relacionados con el ruido en el desarrollo de toda una serie de sistemas.


Características clave


1.  Los primeros amplificadores operacionales sin oscilación y de alta velocidad de la industria que minimizan el tiempo de diseño relacionado con la capacitancia de carga
El BD77501G utiliza la tecnología original de fuente de alimentación Nano Cap™ para lograr un control extremadamente estable, lo que lo convierte en el primer amplificador operacional de la industria que elimina completamente la oscilación inducida por la capacitancia de carga (es decir, el cableado), al tiempo que soporta la amplificación de alta velocidad (alta velocidad de respuesta: 10 V/us) necesaria en la detección de anomalías y otros sistemas.

A diferencia de los amplificadores operacionales convencionales que pueden ser difíciles de usar debido a las restricciones impuestas en el cableado y los componentes periféricos como resultado de la inestabilidad causada por la capacitancia de carga, el nuevo amplificador operacional de ROHM elimina la oscilación para asegurar un funcionamiento estable y facilitar el diseño de la aplicación.

2. La inmunidad superior al ruido reduce los requisitos de diseño del ruido (EMARMOUR™ exclusivo)
Mientras que la tensión de salida de los productos convencionales puede fluctuar en ±200 mV o más a través de toda la banda de frecuencia del ruido, el amplificador operacional de la serie EMARMOUR™ más reciente de ROHM proporciona una inmunidad al ruido sin precedentes que limita la variación a menos de ±20 mV. Esto elimina la necesidad de contramedidas (circuitos de filtrado) para cada frecuencia de ruido, reduciendo los recursos de diseño de ruido para los sensores (que juegan un papel importante en una amplia variedad de sistemas) facilitando el diseño de la aplicación y mejorando al mismo tiempo la fiabilidad del sistema.

3. Elimina 10 piezas necesarias para la supresión del ruido
(EMARMOUR™ exclusivo)
El BD77501G proporciona una inmunidad superior al ruido que elimina la necesidad de componentes de contramedida para ruido externo que se requieren convencionalmente para los productos estándar (es decir, filtros RC para los pines de fuente de alimentación, entrada y salida). Por ejemplo, en el caso de un amplificador operacional de 1 canal, los nuevos productos de ROHM requieren 10 componentes menos que las soluciones convencionales.

Disponibilidad: inmediata (muestras), octubre de 2020 (cantidades OEM)

Ejemplos de aplicación
• Equipo de gestión de instalaciones, como detectores de corrientes y gases anormales
• Motores que requieren un control de alta velocidad (transmisión de señales)
• Equipo de control de inversor
• Amortiguadores previos para el control de transistores
...y otras aplicaciones en los campos industrial y de consumo que requieren la transmisión y amplificación de señales de alta velocidad sin necesidad de considerar la capacitancia de carga.

¿Qué es Nano Cap™?
Nano Cap se refiere a la tecnología de control ultraestable lograda mediante la combinación de la experiencia en diseño analógico avanzado que abarca el diseño de circuitos, los procesos y la disposición utilizando el sistema de producción integrado verticalmente de ROHM. El control estable elimina el problema de la estabilidad operativa en relación con los condensadores en circuitos analógicos, contribuyendo a reducir el tiempo de diseño para una amplia gama de aplicaciones en el campo de la automoción, el equipamiento industrial, el consumo y otros sectores.

Especificaciones en la tabla

Terminología
*1) Amplificadores operacionales / comparadores
Los amplificadores operacionales están diseñados para amplificar las señales de entrada. Se utilizan a menudo para amplificar señales diminutas, como las que salen de los sensores, hasta un nivel de tensión que pueda ser reconocido por un microcontrolador (MCU).
Los comparadores se utilizan comúnmente para determinar el valor umbral de las señales de entrada. Emiten una señal Alta/Baja después de realizar un juicio de umbral de la señal de salida del sensor.
(Fig. 6)

2*) Inmunidad EMI (interferencia electromagnética)
La inmunidad EMI es un parámetro que indica el grado de tolerancia al ruido ambiente. El ruido generado en el entorno puede provocar fallos de funcionamiento en sistemas con baja inmunidad EMI, lo que requiere tomar medidas de protección como la incorporación de filtros (es decir, resistencias/condensadores) o blindajes (placas metálicas). En contraste, la alta inmunidad EMI asegura un funcionamiento estable sin preocuparse por los efectos del ruido, proporcionando una ventaja significativa al eliminar virtualmente la carga de diseño para las medidas contra el ruido.

*Nano Cap™ y EMARMOUR™ son marcas comerciales o marcas registradas de ROHM Co., Ltd.

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