作為溝通模擬和數字的橋梁，信號鏈的整體質(zhì)量決定了數據傳輸的準確性，決定了在數字世界處理所需的基礎。
而針對信號鏈來(lái)說(shuō)，第一步就是信號放大器和比較器，他們的精度及處理速度，決定了之后模數轉換、處理的整體性能。
“隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的普及，傳感器的數量越來(lái)越多，將傳感器微弱的電信號進(jìn)行檢測并放大的運放和比較器的作用變得越來(lái)越重要�！绷_姆上海技術(shù)中心的FAE朱莎勤表示。
噪聲的影響
噪聲是模擬電路設計的一個(gè)核心問(wèn)題，它會(huì )直接影響能從測量中提取的信息量，以及獲得所需信息的經(jīng)濟成本。而對于放大器來(lái)說(shuō)，不僅會(huì )放大所要的信號，也會(huì )放大噪聲，從而嚴重影響之后的電路系統。
影響噪聲的因素很多，朱莎勤列舉了三個(gè)重要參數，包括輸入偏置電流，輸入失調電壓，以及等效輸入噪聲電壓。其中輸入偏置電流輸入偏置電流會(huì )在輸入端產(chǎn)生額外的失調壓降,從而導致輸出端的失調誤差；輸入失調電壓則可簡(jiǎn)單理解為運放的直流電壓誤差，在高倍率放大時(shí)可能導致信號偏移；等效輸入噪聲電壓則指的是交流電壓誤差，在高倍率放大時(shí)，信號分量可能掩埋在噪聲中而無(wú)法檢測。
另外一部分噪聲則是同電磁學(xué)相關(guān)，包括EMI和EMS兩方面考量。其中EMI是指IC內部產(chǎn)生的噪聲，而EMS則是指IC對于外部噪聲的抗干擾性。
羅姆正在針對電路設計、工藝及封裝以及版圖布局等方方面面，改善產(chǎn)品的各種噪聲指數。
羅姆推出超強抗干擾性能的運放和比較器
資料顯示，2020年羅姆共出貨5億顆運算放大器和比較器，其中汽車(chē)和工業(yè)占三分之一左右。朱莎勤表示，隨著(zhù)車(chē)用傳感器的數量增多，每個(gè)數據鏈路上都需要高性能的運放或比較器，強烈的市場(chǎng)需求也讓羅姆不斷開(kāi)發(fā)所對應的新品。
EMARMOUR系列BD8758xYx-C，具有超低本體超低噪聲和抗EMI雙重優(yōu)勢。
針對本體超低噪聲改進(jìn)，羅姆采用了CMOS工藝取代了傳統的雙極工藝，因此實(shí)現了更低的輸入偏置電流、以及更低的功耗。此外，通過(guò)改善工藝以及電路設計，降低了閃爍噪聲、熱噪聲等。同時(shí)增加了晶體管的尺寸，減少了器件波動(dòng)影響。并且優(yōu)化電路設計降低了輸入失調電壓。
羅姆產(chǎn)品噪聲指標
通過(guò)一系列改善，全新BD8758xYx-C產(chǎn)品家族可以實(shí)現一系列高性能的指標，包括：低等效輸入噪聲電壓2.9nV/√Hz（@1kHz）、7.8nV/√Hz（@10Hz）；低失調電壓950μV、450μV、150μV以及低輸入偏置電流0.5pA（Ta=25℃）
抗EMI性能出色則是該系列的又一大特色。朱莎勤解釋道，EMARMOUR的意思為身披鎧甲（ARMOUR），免受外部噪聲干擾（ElectroMagnetic noise）。該名稱(chēng)為羅姆注冊商標，僅用于在國際抗擾度評估測試中輸出電壓波動(dòng)非常小的抗干擾性能出色的產(chǎn)品。
朱莎勤表示，汽車(chē)和工業(yè)應用中的電磁環(huán)境比較復雜，抗電磁干擾特性一定要達標，因此從設計流程來(lái)看，在設計新產(chǎn)品開(kāi)始時(shí)就需要引入噪聲評估。但是對于一般沒(méi)有針對抗EMI進(jìn)行優(yōu)化的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，初期很難評估，只能等Demo板開(kāi)發(fā)出來(lái)之后再進(jìn)行測試，這有可能導致噪聲超標，還需要返工或者增加額外的補救手段。選擇EMARMOURTM等有較強抗噪能力的產(chǎn)品，則可以極大減少用戶(hù)在EMI對策上的設計時(shí)間，同時(shí)無(wú)需額外的CR濾波，減少周邊元件的使用。
針對抗噪特性，羅姆同樣通過(guò)了電路、布局以及工藝和元件結構三方面進(jìn)行改進(jìn)。針對電路，羅姆開(kāi)發(fā)了噪聲控制電路RF-IA（高頻阻抗調整功能），有效抑制了高頻干擾。而在布局上，羅姆在有噪聲線(xiàn)路周邊設置了屏蔽結構，同時(shí)改善布局干擾并調整內部模擬內核的阻抗。針對工藝和元件結構，加大了寄生電容，從而實(shí)現了更強的抗干擾性。
EMARMOUR產(chǎn)品通過(guò)了包括“電子輻射抗擾度測試 ISO 11452-2”、“BCI測試 ISO 11452-4”、“近距離輻射抗擾度測試 ISO 11452-9”、“DPI測試 IEC 62132-4”四項國際通行的抗擾度評估測試。朱莎勤介紹道，普通的抗EMI運算放大器一般僅做“DPI測試”，通過(guò)采取濾波器對策，僅在特定頻段具有較強的抗噪能力。而羅姆希望簡(jiǎn)化工程師針對EMC的設計，同時(shí)也確保產(chǎn)品更加穩定，因此通過(guò)了四項測試以實(shí)現更好的抗干擾性。
四種測試及羅姆的產(chǎn)品指標
除此之外，針對用戶(hù)仿真，羅姆提供了高精度的仿真模型——“ROHM Real Model”SPICE模型。相比傳統的SPICE模型，最大的優(yōu)勢就是仿真值與實(shí)際IC的值完全一致，用戶(hù)可以準確進(jìn)行在線(xiàn)仿真與設計評估。
如下表所示，羅姆此次已經(jīng)率先量產(chǎn)了1通道及2通道產(chǎn)品，4通道產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā)中。目前新產(chǎn)品月產(chǎn)能為100萬(wàn)個(gè)（樣品價(jià)格 300日元/件，不含稅）。該系列支持汽車(chē)電子產(chǎn)品可靠性標準“AEC-Q100”，實(shí)現了高可靠性，用戶(hù)可以放心地替換有噪聲干擾問(wèn)題的現有產(chǎn)品。
