Rohm, özellikle akıllı telefonlar ve IoT cihazları gibi alanının sınırlı olduğu cihazlar için 0.88 mm x 0.58 mm boyutlarında yeni bir raydan-raya op amplifikatör tasarladı.
Rohm Semiconductor, sektörün en küçük CMOS operasyonel amplifikatörünü (op amp) geliştirdi. Yeni ultra küçük op amp olan TLR377GYZ, ultra kompakt cihazlardaki sensörler için yüksek performanslı, küçük sinyal amplifikasyonu sağlamak amacıyla, ürün boyutuyla hassasiyeti dengeliyor.
Akıllı telefonlar, giyilebilir teknolojiler ve IoT cihazları daha küçük ve hafif paketlerde, daha fazla güç ve işlevsellik sunmaya devam ediyor. Bu tür cihazların çalışması, genellikle daha küçük sensörlerden gelen düşük güçlü sinyallerin temiz bir şekilde yükseltilmesine bağlıdır. Rohm, bu gereksinimi karşılamak için yeni TLR377GYZ op amplifikatörünü tasarladı. Sadece 0.88 mm x 0.58 mm x 0.33 mm boyutlarında olan bu op amp, mevcut en küçük op amp olarak öne çıkıyor.
Op Amp’in Ana Özellikleri
TLR377GYZ 1.8 V ile 5.5 V arasında besleme voltajı aralığına sahip bir raydan-raya op amplifikatörüdür. Tek bir güç kaynağından (VSS of 0v to +VDD) veya çift güç kaynağı modunda (VSS of -VDD to +VDD) çalışabilir. Hem invertör olarak hem de ters olmayan amplifikatör olarak kullanılabilir. Düşük akım tüketimi ve kapatma işlevi, bileşenin mobil, giyilebilir ve yüksek hassasiyetli algılama gerektiren güç sınırlı uygulamalar için kullanışlı olmasını sağlayan operasyonel özellik, bu ürünün optimizasyonlarından bazılarıdır.
Küçük Bir Çipte Büyük Kasa Performansı
Sıcaklık, basınç ve akış gibi küçük, düşük voltajlı sensörlerden gelen sinyaller, tipik olarak mikro denetleyicilerin doğru bir şekilde işlem yapamayacağı kadar küçük voltaj ve akım değerlerinde çalışır. Bir op amp, sensörün sinyalini kullanılabilir bir seviyeye yükseltir. Bu kadar düşük sinyal seviyelerinde, amplifikatörlerin herhangi bir gürültüye neden olmaması ve bozukluğu minimumda tutması gerekir.
Bir op amplifikatördeki en yaygın sinyal bozulması ve hata türlerinden ikisi, giriş ofset voltajı ve gürültü üretimidir. Bu iki faktör, dahili transistörlerin boyutundan büyük ölçüde etkilenir. Daha büyük transistörler hem distorsiyonu hem de hata faktörlerini azaltmaya yardımcı olur. Transistör boyutunun küçültülmesi amplifikatörü iki soruna karşı daha duyarlı hale getirir; bu da küçük op-amp tasarımlarındaki en büyük zorluklardan biridir.
Rohm, amplifikasyon hatalarını artırmadan daha küçük parçaları barındırmak için devre tasarımı, üretim süreci teknolojisi ve bileşen paketlemesi alanında iyileştirmeler yaptı.
Giriş ofset voltajı hataları, genellikle iki transistör arasındaki farklılıklardan dolayı Q1 kaynak akımı (I1) ve Q2 kaynak akımı (I2) arasındaki farktan kaynaklanır. Rohm, bu tür farklılıkları ayarlamak için özel bir dengeleme devresi (α) geliştirdi. Bu devre, küçük pakette düşük giriş ofset voltajı hatalarını korumaya olanak tanır.
Düşük frekanslı gürültü, küçük çip-ölçekli bileşen boyutlarında elektron saçılmasından dolayı başka bir sorundur. Bu tür bir distorsiyona 'flaş gürültüsü' denir. Rohm, temel seviyede alt çalışma tabanı üzerinde süreç iyileştirmeleri ve optimizasyonlarla flaş gürültüsüne karşılık verdi.
Tasarım ve Prototip Oluşturma Zorlukları
Çoğu PCB yerleşim mühendisi ve teknisyeni, 0,5 mm'ye kadar bilye aralıklarına sahip BGA ambalajına aşinadır. 0,4 mm aralık daha az yaygın olsa da artık nadir sayılmıyor. Ancak 0,3 mm'lik bir aralık mevcut durumu bozmak için yeterlidir. Daha yüksek adımlı bileşenlere ait ped ayak izi yapım kuralları geçerli olmayabilir. WLCSP form faktörü, silikon bir flip çiptir ve ışık geçirmez olmadığından fotoelektrik etkilere karşı duyarlıdır. Bu nedenle tasarımcıların cihaz çalışırken ışığa maruz kalmaması için önlem alması gerekir.
Rohm, prototip ve test uygulamalarına yardımcı olmak için bir SSOP6 IC boyutunda taşıyıcı değerlendirme kartı geliştirmiştir. Kart, 1.27 mm pin aralıklarıyla (temelde yarıya kesilmiş bir şekilde) kalaylanmış deliklerle monte edilir. Rohm, değerlendirme kartının bileşen değerlendirmesi için veya mevcut bir SSOP6 paketli op amp için bir bilgisayar kartında yedek olarak kullanılmasını önermektedir. Çipler artık birden fazla distribütörden numune ve üretim miktarlarında temin edilebilmektedir.
