美国国半针对低频应用推出采用新型BiCMOS工艺的运放

随着工业应用、医疗电子、汽车电子市场对中低速运算放大器的需求越来越大,美国国家半导体(国半)又推出采用最新VIP50工艺生产的低电压、低功率运放系列:LMV651、LMV791、LMV511、LPV7215等,以更好地满足这些市场的需求。

据该公司放大器产品线技术市场经理Carlos Sanchez介绍,工厂自动化设备以及传感系统需要装设可在较高温度下操作的高性能放大器；工业系统及医疗设备需要高信噪比的放大器；电子消费产品则需要高性能小封装的运算放大器,因此新一代的电子产品必须采用更低功率、封装更小的高性能运放,才可满足消费者需求。

采用VIP50工艺的运放其特色是增益带宽积很高,具有高速度/功率比、低功率、高准确度以及更小的封装体积等优点。该公司之前的VIP10工艺主要面向LMH高速运放,广泛应用在通信、PC等领域；而VIP50具有VIP10所没有的CMOS、BiPolar以及可调的薄膜电阻,因此在提高性能、降低功耗等方面具有优势。

具体来说,VIP50工艺可以大幅提高运放的速度/功率比,通过将所有电路的寄生电容减至最少,使得速度/功率比可以提高10倍,减少串音及噪音干扰。它采用互补垂直的NPN以及PNP晶体管,可以利用低电流提供高带宽,可以支持12V电压的操作,也可支持业界标准的分裂式供电。

以LMV651运放为例,单位增益带宽(GBWP)达到12MHz,供电电流只有110uA,而之前的LMV321运放供电电流为130uA,带宽只有1MHz。此外,在速度/功率比方面,LMV651高于LMV321 15倍,其偏移电压低于1mV。“同时,相对SOT以及SC70封装的产品节省功耗达到90%,”国半公司表示。

基于VIP50工艺的高精度运算放大器包括采用SOT23封装的LMP7711以及LMP7701,都具有MOS轨对轨输入与输出。LMP7711可以提供低电流(50fA)MOS输入,其GBWP达到17MHz。由于频率越低,往往噪声也越高,但是该产品在400Hz所产生的噪音不会超过7nV/sqrt Hz,而竞争对手的产品要在1KHz或者10KHz情况下,才能达到。由于具有VIP50工艺中的高精度薄膜电阻以及准确匹配的晶体管配对为其提供支持,因此输入电压偏移错误保证不超过200uV,共模抑制比(CMRR)可提高至95dB,而电源抑制比(PSRR)可提高至100dB。其工作温度为-40度至125度,偏移电压漂移(TCVos)可保持在1uV/度的水平,应用为高阻抗传感器接口、高增益放大器、有源滤波器、以电池供电的测量仪表等。

LMP7701则具有极高的匹配准确度,在2.7V-12V的供电电压操作,可提供满摆幅CMOS输入,其输入偏压电流低至200fA,共模电压范围(0-12V)内的输入偏移电压不超过300uV,CMRR以及PSRR都是100dB,应用在电化学传感器接口、电池供电测量仪表、ADC缓冲器等。

设有停机功能的低噪音运放LMV791其输入偏移电流很低,每通道电流为950uA,频带噪音只有5.8nV/sqrt Hz,而带宽可达14MHz；偏移电压低至不足1.3mV,温度系数低至不足3uV/度,这两个优点有助于提高系统的整体准确性；其PSRR为100dB,CMRR为95dB,可以适应高能功能应用,如便携式吸收性光谱仪、光电探测器放大器、非入侵性的血液分析等应用。

超低功放LPV511所需供电不超过900nA,工作电压为2.7-12V。除了运放,采用VIP50工艺的还有比较器。微功率比较器LPV7215供电电流不超过600nA,工作电压为1.8-5V,传播延迟只有6.6us,这使得一旦电压错误情况出现,芯片就会准确地将输出响应传送到微控制器以及其他诊断IC。

VIP50工艺可以提高精确度,具有较高的单张电阻,较低的温度系数薄膜电阻,另外还有微调功能,匹配准确度高于分立式以及厚膜高精度电阻。国半公司表示:“利用VIP50工艺制造的6款产品无论在电源使用效率、噪音水平及准确度都比公司旧型号IC以及其它公司的竞争产品优胜,未来将继续推出VIP50的产品。”