로옴, 업계 최고의 Low noise CMOS OP Amp ‘LMR1802G-LB’ 개발

[인더스트리뉴스 박규찬 기자] 로옴은 미세 신호를 취급하는 광센서 및 소나(Sonar), 하드디스크에서 사용되는 가속도 센서 등 고정밀도 센싱이 필요한 산업기기 애플리케이션용으로 업계 최고의 Low noise CMOS OP Amp ‘LMR1802G-LB’를 개발했다고 밝혔다.

LMR1802G-LB는 로옴의 회로 설계, 프로세스, 레이아웃의 3가지 아날로그 기술을 융합해 입력 환산 노이즈 전압 밀도에서 시장 유통 제품에 비해 약 1/2(1kHz일 때 2.9nV/√Hz, 10Hz일 때 7.8nV/√Hz)의 압도적으로 낮은 노이즈 성능을 실현함으로써 센서 신호의 검출 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 OP Amp이다. 

또한 낮은 노이즈 성능과 트레이드오프 관계인 위상 마진과 용량성 부하의 구동도 각각 업계 최고 수준의 성능(위상 마진 68°, 용량성 부하 500pF)을 실현해 업계 최고의 낮은 노이즈 성능을 실현함과 동시에 높은 안정성을 지닌 제품이다. 이에 따라 수 µV의 전압도 정확히 증폭시킬 수 있으므로 고정밀도 센싱이 필요한 산업기기 및 가전의 진화에 기여한다. 

이 제품은 지난 6월부터 샘플출하를 개시했으며 2018년 10월부터 월 50만개의 생산 체제로 양산을 개시할 예정이다. 앞으로도 로옴은 Low noise OP Amp 개발 기술을 자사의 타 제품에도 전개해 애플리케이션의 고정밀도화와 시스템의 고신뢰화에 기여해 나갈 것이다. 

한편 OP Amp는 센서의 후단에 배치된 센서 출력 신호를 증폭한다. 센서 출력 신호는 미세한 아날로그 신호가 많아 신호를 고정밀도로 전달하기 위해 OP Amp가 지닌 노이즈에 대한 요구는 더욱 까다로워지고 있다. 

로옴은 아날로그 설계 기술 및 독자적인 프로세스 등 수직 통합형 생산 체재를 활용함으로써 작년에 자동차기기용으로 높은 노이즈 내성(외부로부터의 노이즈에 강한) OP Amp를 개발했으며 이번에는 산업기기 및 가전용으로 업계 최고의 Low noise(전자회로에서 발생하는 노이즈가 적은) OP Amp를 개발했다. 

낮은 노이즈로 사용이 용이한 업계 최고 성능의 Low noise CMOS OP Amp
이 제품은 회로 설계, 레이아웃, 프로세스 등 로옴의 3가지 아날로그 기술을 융합해 개발한 Low noise CMOS OP Amp다. 입력 환산 노이즈 전압 밀도에서 1kHz일 때 2.9nV/√Hz, 10Hz일 때 7.8nV/√Hz를 달성, 시장 유통 제품 대비 노이즈량을 약 1/2로 줄여, 압도적으로 낮은 노이즈 성능을 실현했다. 

또한 기존에는 OP Amp의 낮은 노이즈 성능을 추구하는 경우 위상 마진과 용량성 부하 특성이 악화돼 발진되는 등 회로 설계상 어려움이 있었다. 그러나 OP Amp의 차동 입력단에 새로운 회로를 도입함으로써 업계 최고의 Low noise 성능을 실현함과 동시에 업계 최고 수준의 위상 마진 68°와 용량성 부하의 구동 500pF을 실현했다. 이에 따라 센서 신호의 검출 성능을 예를 들어 기존품의 2배로 대폭 향상시켜 수 µV의 전압도 정확히 증폭할 수 있어 고정밀도가 키워드인 센서 탑재 기기의 고기능화에 기여한다.

오차가 되는 입력 오프셋 전압과 입력 바이어스 전류 극소화
OP Amp는 구조상, 입력전압 0V 시 출력전압도 0V가 돼야 하지만 오차로서 오프셋 전압이 발생하게 된다. 또한 센서 출력의 임피던스가 높은 경우에 OP Amp의 입력 바이어스 전류가 크면 센서 출력전압에 영향을 미치게 된다. 이러한 2가지 특성은 OP Amp의 오차 요인으로서 낮은 수치가 요구된다. 신제품은 입력 오프셋 전압을 450µV (기존품의 1/4), 입력 바이어스 전류를 0.5pA(기존품의 1/2)로 억제해 오차 저감의 관점에서도 고정밀도 증폭을 가능하게 한다.

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