Mit 160 nA an die Spitze Operationsverstärker mit minimalem Stromverbrauch

Operationsverstärker finden überall Einsatz. Daher sollten sie auch so wenig wie möglich an Strom verbrauchen. Mit einer Stromaufnahme von 160 nA können Smarte Uhren, Digitale Preisschilder oder Rauchmelder noch länger in Betrieb bleiben.

Für die Verstärkung von Sensorsignalen, die zur Erkennung und Messung von Temperatur, Durchflussrate, Gaskonzentration und anderen Parametern, werden immer wieder Operationsverstärker benötigt. In einer von Rohm durchgeführten Studie vom 10. April 2024 wurde nun der im eigenen Haus entwickelte Operationsverstärker LMR1901YG-M mit der niedrigsten Stromaufnahme in der Branche vermessen.

In den letzten Jahren ist eine fortschrittliche Steuerung für verschiedene Anwendungen in der Verbraucher- und Industrieelektronik zunehmend gefragt. Daher besteht ein zunehmender Bedarf an einer genaueren Erfassung von für die Anwendung relevanten Parametern – wie Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, Druck und Durchflussrate. Operationsverstärker, deren Hauptfunktion es ist, Sensorsignale für die anschließende Erkennung und/oder analog-digitale Umwandlung zu verstärken, sind eine entscheidende Komponente in der Signalkette – mit großer Auswirkung sowohl auf die Genauigkeit als auch den Energieverbrauch. Durch die weitere Verfeinerung des Schaltungsentwurfs basierend auf der originalen Nano Energy-Technologie kann Rohm nun einen Operationsverstärker anbieten, der die niedrigste Stromaufnahme auf dem Markt liefert.

Der LMR1901YG-M nutzt originale Ultra-Low-Power-Technologie, die den durch Temperatur- und Spannungsänderungen verursachten Stromanstieg gründlich unterdrückt, um die Stromaufnahme auf nur 160 nA (Typ.) zu reduzieren – etwa 38 Prozent niedriger als die von allgemeinen Low-Power-Operationsverstärker. Dies verlängert nicht nur die Laufzeit von Produkten, die durch interne Batterien wie elektronische Preisschilder gespeist werden, sondern trägt auch zu längeren Betriebszeiten für Smartphones und andere Geräte mit wiederaufladbaren Batterien bei. Gleichzeitig ändert sich dieser niedrige Stromverbrauch nicht über den Temperaturbereich von -40 °C bis +105 °C – was einen stabilen Niedrigenergiebetrieb ermöglicht, auch in Umgebungen, in denen externe Temperaturen schwanken, einschließlich Brandmeldeanlagen und Umweltsensoren.

Anwendungsbeispiele

• Verbraucheranwendungen: Smartphones, Smartwatches, Wearables, Brandmeldeanlagen, Bewegungssensoren

• Industriegeräte: Elektronische Regaletiketten (ESL), tragbare Messinstrumente, Datenlogger, Umweltsensoren für IoT

• Automobilsysteme: Diebstahlschutzsensoren, Fahrtenrekorder usw.

Weitere Leistungsverbesserungen umfassen eine 45 Prozentige Reduktion der Eingangs-Offset-Spannung auf nur 0,55 mV (Max. Ta=25 °C) im Vergleich zu ähnlichen Operationsverstärkern mit niedrigem Stromverbrauch, während eine maximale Eingangs-Offset-Spannungstemperaturdrift von 7 V/°C garantiert wird. Dies ermöglicht eine hochgenaue Verstärkung von Sensorsignalen. Der LMR1901YG-M, der von 1,7 V bis 5,5 V Versorgungsspannung betrieben werden kann und Rail-to-Rail-Ein-/Ausgänge bietet, eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen im industriellen und Verbrauchermarkt. Rohms neuer Operationsverstärker erfüllt auch den Zuverlässigkeitsstandard der Automobilindustrie AEC-Q100, was einen stabilen Betrieb auch unter harten Bedingungen wie in Fahrzeugkabinen ohne Beeinträchtigung der Funktionalität gewährleistet.

Der LMR1901YG-M kann mit dem Rohm Solution Simulator virtuell getestet werden. Dies liefert wertvolle Informationen, um die Markteinführungszeit zu beschleunigen.

In Zukunft wird Rohm weiterhin Energieeinsparungen bei Operationsverstärkern mit proprietärer Ultra-Low-Power-Technologie verfolgen. Darüber hinaus zielt Rohm darauf ab, die Leistung der Operationsverstärker-Produktlinien durch Reduzierung von Rauschen und Offset zu verbessern. Dies erhöht die Energieeinsparungen und erweitert den Bereich der Versorgungsspannung, während es zur Lösung gesellschaftlicher Probleme durch eine genauere Anwendungssteuerung beiträgt.  (mr)

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