次世代オペアンプ シリーズ

完 全 ノ イ ズ レ ス を 追 求 し たロ ー ム の オ ペ ア ン プ

EM

I Imm

unity O

p A

mp

Ultra Low

Noise O

p A

mp

車載電子機器や産業機器分野において、センサの重要度が高まっています。センサの微弱な信号を増幅するためにはオペアンプの配置が不可欠ですが、より正確な動作を行うためには、外部からの放射電磁雑音（EMI）に対する耐性が高いことや、オペアンプ自身がノイズを出さないことが必要です。ロームでは、EMIの影響を最小限に抑える車載用バイポーラオペアンプと、業界最高※レベルの低ノイズ・ノイズ耐性を備えた産業機器用CMOSオペアンプを開発しました。

センシング技術の明日を拓く2つのオペアンプ

ノイズを抑えてより正確な電圧増幅が求められる

近年、自動車全体の電子化が進み、ADAS（先進運転支援システ

ム）などの導入にともない、センサの重要性や需要が高まっていま

す。加えて、産業機器分野では、IoTの利用が急速に拡大。センサに

よる高度な制御が不可欠になりました。これらの分野では、制御の

高精度化に加え、消費電力を抑えることも重要な課題であり、周辺

回路の低電圧化が進んでいます。

センサから出力される信号は非常に微小なため、周辺の電装シス

テムや通信機器からのノイズの影響を受けやすく、入力信号が

ノイズごと増幅されてしまい、誤認識や誤動作が発生する可能性

が高くなります。同時に、高精度の電圧増幅を実現するためには、

オペアンプ自体がノイズを出さないことも極めて重要となります。

ロームではこれまでのノウハウを結集し、ノイズ設計が不要なほど

EMIに対する耐性が高い車載用オペアンプと、業界最高※レベルの

低ノイズ性能を実現する産業機器用オペアンプを開発しました。

ロームでは、商品企画から回路設計、レイアウト、試作評価、テスト

開発まで一貫した生産体制をとっています。この2つのオペアンプ

開発においては、回路設計や素子レイアウトなどの開発プロセス

での作り込みと、素子の形状や材質の検討、パッケージングといっ

た製造プロセスでの作り込みを密な連携のもとに実施。それぞれ

の工程において緻密な見直しを重ね、改善策を最適に融合させる

ことで、極めて高いEMI耐性を備えたオペアンプと業界最高※レベ

ルの低ノイズCMOSオペアンプを開発することができました。

技術的背景

オペアンプ信号：小

信号：大

オペアンプ

信号：小

システム

ノイズで誤認識＆誤動作

システム

正常動作

ノイズ耐量低い

ノイズ耐量高い

信号：大

ノイズごと増幅

革新的なノイズ設計でより正確かつ繊細な動作を実現

微弱な環境変化を信号化するセンサ

高倍率増幅 アナログ－デジタル変換時に誤差や誤作動の原因となる

センサ フィルタオペアンプ

ADコンバータ光・温度

衝撃・圧力マイコンなどへ

出力にノイズとして現れます。高倍率に増幅した際に信号成分にのる誤差となります。

増幅+

ノイズ

微小信号

アプリケーションの高精度化はオペアンプに依存するため「小さい信号」を「より正確に増幅する」ことが求められています。

オペアンプの持つAC電圧誤差入力換算雑音電圧密度

（ノイズ）

時間

電圧

オペアンプの存在意義

回路設計設 ：素子特性、電源変動、信号レベルなどレイアウト：素子配置、ペア特性、信号干渉など

ウエハ：素子形状、素子材質、配線材質などパッケージ：放熱特性、フレーム材質、ワイヤ材質など

車載電装システムの電子化・高密度度化に伴いノイズ性能への要求が向上

ノイズ耐量の低いオペアンプを使用した場合

通信機器・モータ、インバータスマートフォン・スイッチング電源オーディオ・周辺回路カーナビ etc.

センサー

センサー

ノイズ源 ノイズ源

ノイズ耐量の高いオペアンプを使用した場合

開発の背景

開発プロセスでの検討

製造プロセスでの検討

右のノイズ周波数ごとの出力電圧変動の

グラフが示すように、A～Eの一般品が周波数

によってノイズの影響を受けやすいピーク

を計測していることに対し、ロームの新製品

は周波数による変動が極めて少なく、出力

電圧変動を±1％以下（一般品は±3.5～

10％）に抑えることに成功しました。

この高EMI耐量を実現したことにより、これ

まで車載電装部品設計者を悩ませ、多くの

時間や手間を必要としていたノイズ対策の

負荷を大幅に軽減。従来必要とされていた

CRフィルタやシールドなど、外付け部品の

コストやスペースも削減します。

電波放射試験

5.00100 周波数 (MHz)

VOU

T(V)

1,000

Based on ISO 11452-2

5.20

5.40

5.60

5.80

6.00

一般品 C

一般品 B

一般品 A

一般品 E

一般品 D

6.20

6.40

で、更なる高精度化を実現

で、ノイズ対策の負荷を大幅に軽減

センサの高精度制御へのニーズが高まる中、ローム

では、オペアンプ自身が発生させるノイズを大幅に

低減させたCMOSオペアンプを開発しました。内部

のトランジスタや抵抗から発生するノイズは、信号増幅

の際に誤差を生むことで、増幅精度を悪化させます。

これに対しロームは、回路設計と製造プロセスの両面

から改善を行い、右のグラフが示すように業界最高※の

低ノイズを実現。ちなみに、2.9nV/√Hzは従来の

約1/6、7.8nV/√Hzは従来の約1/5という数値です。

更に、増幅時に誤差の要因となる入力バイアス電流

と入力オフセット電圧を大きく抑制すると同時に、

従来ノイズとトレードオフの関係にあった発振マージン

の位相余裕を業界最高レベルの68°に改善。低ノイ

ズだけでなく、大幅な高精度化や動作の安定化を

図っています。これらの改善により、センサの能力を

十分に引き出す周辺回路の設計が可能となりました。

高EMI耐量オペアンプ超高EMI耐量

低ノイズCMOSオペアンプ超低ノイズ

でで業界最高※の低ノイズ

でででで業界最高※レベルのノイズ耐性

BA82904YF-CEMI Immunity Op Amp

LMR1802G-LBUltra Low Noise Op Amp

※2018年10月ローム調べ

0

5

10

15

20

25

30

35

40

10 100 1,000 10,000

ノイズ指標2 10Hz

入力換算雑音電圧密度(nV/Hz)

低ノイズ 一般品B

BA82904YF-C

低ノイズ 一般品A

従来品

1kHzノイズ指標1

周波数(Hz)

従来品の約1/6へ改善1kHz:2.9nV/√Hz

従来品の約1/5へ改善10Hz:7.8nV/√Hz

LMR1802G-LB

回路やレイアウト、素子サイズなどを徹底的に見直し

ロームではこれまでの製品を徹底的に分析し、ノイズ対策回路の追加と

レイアウトの見直し、最適な寄生容量を生むプロセスの選定により、EMIに

対する耐性を大幅に改善。チップのダウンサイズという業界の潮流に囚わ

れることなく、柔軟な発想で最適な選択を行ったことも成功の鍵となりま

した。また、この画期的なノイズ耐性は1つの対策では決して実現できず、

3つの要因を融合することでここまでの改善ができたといえます。

ロームの従来品低ノイズオペアンプを製造プロセスの側面から分析。

不純物による電子の散乱を大幅に抑制することにより、フリッカノイズを

抑えることに成功しました。これを抑えることで低周波数帯のノイズ特性

が大きく向上しました。

加えて、回路構成やトランジスタの大きさを調整し、抵抗値を下げること

で、IC内部のトランジスタや抵抗、配線などから発生するサーマルノイズ

（ホワイトノイズまたは熱雑音）を低減。これらの低ノイズ実現のポイント

は、製造と設計の両面からアプローチを行ったことであり、この2つが

融合しなければ業界最小※のノイズ特性は実現できませんでした。ローム

の垂直統合型生産体制のメリットがここでも存分に発揮されています。

製造工程と回路設計の両面からの対策を組み合わせ

回路の見直し レイアウトの見直し

最適なプロセスの使用

エミッタコレクタ

基板 基板

エミッタベース

コレクタ

※RF-IA(Radio Frequency Impedance Adjuster) 高周波インピーダンス調整機能

上記3つが完全にそろった時にEMCノイズ耐量が良くなります

衝突衝突

自由電子

新たに開発したノイズ対策回路RF-IAを必要な箇所に複数組み込むことでノイズ耐性を向上。

ノイズラインに対してシールドを張り巡らせ

ると同時に、配線干渉の見直しや内部アナロ

グコアへのインピーダンス調整を行います。

寄生容量が大きいとノイズ耐性が高いことに着目し、最適な寄生容量が得られるようにプロセスや素子サイズを選定。

新開発のノイズ対策回路（RF-IA）を追加　

①： ノイズラインのシールド②： 配線干渉の見直し③： 内部アナログコアへのインピーダンス調整

プロセス、素子サイズによって寄生容量が異なる

最適な寄生容量のプロセスを選定！

半導体中に含まれる不純

物による電子の散乱（揺ら

ぎ）が原因で発生すると

いわれています。電子の

半導体中での散乱を抑制

し電子の流れをスムーズに

することにより改善します。

IC内部の抵抗成分、純粋

な抵抗、トランジスタ、配線

等で発生します。回路構成、

トランジスタサイズを調整

し抵抗値を下げることで

改善されます。

フリッカノイズ サーマルノイズ

業界最小※ノイズを達成

ノイズ耐量を大幅に改善

ベース

大小

製造プロセスにより改善 回路設計により改善

自由電子

RF-IA

RF-IA

RF-IA 出力部

差動部　

増幅部

VCC

VEE

OUT

IN－

IN+

シールド シールドノイズライン

dx dx dx dxOTHERS

入力バイアス電流については、静電気による破壊を防ぐ素子のリーク

電流が主な要因といわれていますが、その素子サイズを最適化すること

で、0.5pAまで電流値を抑制（従来品の約1/2）。入力オフセット電圧に

ついては、トランジスタの素子サイズを大きくすることでデバイスの

ばらつきによる影響を最小化し、電圧利得を高めるという回路設計上の

見直しも実施。更に、入力オフセット電圧を最適化できる製造プロセスを

選択していることも、450μV（従来比1：4）という低い値を実現できた

要因です。

このオペアンプの3つ目の特長が高い安定性です。従来のオペアンプ

には、ノイズを低減すると位相余裕が小さくなり、発振が起こりやすくな

るという課題がありました。この製品では発振を抑えるために回路内に

組み込まれる位相補償を数箇所に分けて最適化することで、68°という

高い位相余裕を実現。更に、発振しやすさの指標として挙げられる

容量性負荷特性を500pFまで高めています。

ノイズ対策にかかっていた

画期的な高EMI耐量により、従来必要だった外付けのCR

フィルタや金属板シールドを配置する必要がなくなり、

周辺部品のコストダウンや省スペース化に貢献します。

また、これまでノイズ対策の設計を行う場合、機能設計や

ノイズ設計を行った後のノイズ評価でNGになると、最初

からやり直す必要があり、時間と手間と更には費用的にも

大きな負荷がかかっていました。

これに対しロームの新しいオペアンプを使用すれば、設計

工数や費用を大きく低減させることが可能となり、短納期の

セット設計にも貢献できます。

入力バイアス電流と入力オフセット電圧を

高い汎用性を備え 規格にも準拠

この新しい高EMI耐量オペアンプは、従来のオペ

アンプと同じ汎用性能を持っているため、従来

品からの置き換えの場合でも、安心してお使い

いただけます。

また、車載電子部品の規格として世界的に広く

採用されているAEC-Q100に準拠する高い

信頼性を備えています。

位相余裕の向上で

従来オペアンプ ローム新製品

発振状態の例 LMR1802G-LB一般品A 一般品B 従来品

入力換算雑音電圧密度位相余裕※

容量性負荷特性

低入力バイアス電流 入力オフセット電圧 低消費電力化（低電圧動作）

0

−1.0−1.0 −0.5 0 0.5 1.0 −1.0 −1.0 0 0.5 1.0

−0.5

0

0.5

1.0

−1.0

−0.5

0

0.5

1.0

10

20

30

40LMR1802G-LB従来品※

入力換算雑音電圧密度回路電流 1.1mA

2.9nV/√Hz5nV/√Hz

6mA

電源電圧 2.5V～5.5V

68゜2.9nV/√Hz

500pF

40゜19nV/√Hz

100pF

24゜5.5nV/√Hz

100pF

60゜7.5nV/√Hz

250pF

4V～32V

※電源5Vで従来バイポーラローノイズ品と比較00.1

Bipoler JFET LMR1802G-LB LMR1802G-LB従来品 従来品

1

10

100

1,000

10,000

100,000

1,000,000

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

LMR1802G-LB

450μV 5.5mW

2,000μV(2.0mV)30mW

大幅に低減

規規規規世界標準の信頼性

時間や手間、コストなどを大幅に軽減

高い安定性を確保

コンデンサと抵抗で構成されるCRフィルタでノイズ耐量量を補う

ノイズを気にする必要がなくなるノイズ設計が容易

高EMI耐量のため、セット設計工数、設計費用の短縮が可能

機能設計 ノイズ設計 ノイズ評価セットFAB セットFABセット評価 セット評価ノイズ評価 ノイズ再設計

機能設計 セットFAB セット評価 ノイズ評価

新しいモデル(基板)で設計する際に・・・従来オペアンプを使用すると

ノイズ設計は非常に困難 ノイズ評価サイト使用料金：約50万円/日

ノイズ評価サイト使用料金：約50万円/日

ノイズ設計短縮

従来品の5倍の耐性

※負荷容量 200pF接続

※負荷容量 1,000pF接続

新製品オペアンプを使用すると

NGになる可能性がある

一発OK 短納期のセット設計時に、素早く対応できます

入力バイアス電流（pA）

出力電圧（V）

出力電圧（V）

時間(ms) 時間（ms）

入力オフセット電圧(μV)200,000pA

6pA0.5pA

消費電力（mW）

LMR1802G-LB

CMOSの特長 CMOSの特長従来の1/4へ改善

※無負荷時

CH1 CH4

CH3 CH2

VCC VEE

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

CR Filter

OUT1

－IN1

+IN1

+IN2

－IN2

OUT2

+IN3

－IN3

OUT3

OUT4

－IN4

+IN4

－ －+

－ +

+

－+

VCC

OUT1

－IN1

+IN1

+IN2

－IN2

OUT2

VEE

+IN3

－IN3

OUT3

OUT4

－IN4

+IN4

CH1 CH4

CH3 CH2

－ +

－ +

－+

－+

※2018年10月ローム調べ

※無負荷時

車載向け高EMI耐量グランドセンス オペアンプ

製品ラインアップ

低ノイズ CMOS オペアンプ

車載向けグランドセンスオペアンプ

■ 微弱な信号の増幅・インピーダンス変換に最適 ■ エンジンECUやEV車などの高電圧回路に最適

2

4

品名 パッケージ

BA82904YF-CBA82904YFVM-CBA82902YF-CBA82902YFV-C

3～36

3～36

0.5

0.7

0.2

0.2

0.5

0.5

2.0

2.0

20

20

30

30

100

100

100

100

80

80

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

−40～＋125

−40～＋125

SOP8MSOP8SOP14SSOP-B14

ch数 電源電圧(V)

回路電流(mA)

入力オフセット電圧(mV)

入力バイアス電流(nA)

出力ソース電流(mA)

入力電圧(V)

出力電圧(V)

電圧利得(dB)

同相信号除去比(dB)

電源電圧除去比(dB)

スルーレート(V/µs)

利得帯域幅積(MHz)

動作温度(℃)

品名 パッケージch数 電源電圧(V)

回路電流(mA)

入力オフセット電圧(mV)

入力バイアス電流(nA)

出力ソース電流(mA)

入力電圧(V)

出力電圧(V)

電圧利得(dB)

同相信号除去比(dB)

電源電圧除去比(dB)

スルーレート(V/µs)

利得帯域幅積(MHz)

動作温度(℃)

2

4

2

4

BA2904YF-CBA2904YFV-CBA2904YFVM-CBA2902YF-CBA2902YFV-CBA2904YF-MBA2904YFV-MBA2904YFVM-MBA2902YF-MBA2902YFV-M

3～36

3～36

3～36

3～36

0.5

0.7

0.5

0.7

0.2

0.2

0.2

0.2

0.5

0.5

0.5

0.5

2.0

2.0

2.0

2.0

20

20

20

20

30

30

30

30

100

100

100

100

100

100

100

100

80

80

80

80

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

VEE～VCC−1.5

−40～＋125

−40～＋125

−40～＋125

−40～＋125

SOP8SSOP-B8MSOP8SOP14SSOP-B14SOP8SSOP-B8MSOP8SOP14SSOP-B14

品名 パッケージ（mm）

LMR1802G-LB 2.5～5.51 68※ 500 0.5 0.452.9(1kHz)7.8(10Hz)

SSOP5(2.9×2.8×1.25)

回路数 電源電圧(V)

容量性負荷特性（pF）

入力換算雑音電圧密度（nV/√Hz）

入力バイアス電流（pA）

入力オフセット電圧（mV）

位相余裕( °)

動作温度(℃)

−40～＋125

No.61X7167J-B 10.2018 PDF

2018 10 1