精密運算放大器可滿足汽車訊號調節需求

作者：標準線性與邏輯產品線經理 Johnny Lu

我們已經普遍認為汽車是裝上車輪的電腦，許多知名業界人士也如此表示。但這種比喻可能有誤導成分，因為類比訊號在汽車產業中與數位運算同等重要。

現今的車輛裝滿了各種感測器，用於擷取溫度、壓力等資料。由此產生的類比訊號都需要進行處理和訊號調節，導致電子設備成本佔汽車總成本的比重不斷上升，從 1970 年的 5% 上升到如今的 35% 以上，預計在 2030 年將達到 50% [1]。

隨著汽車新增更多功能，對精密訊號調節的需求只會有增無減。例如，先進駕駛輔助系統 (ADAS) 已經透過主動式定速巡航(ACC)、防碰撞和自動緊急煞車等功能改變了駕駛體驗。ADAS 系統所需的資料來自多個車內訊號來源，包括需要調節的類比訊號。

向電動汽車的轉變也同樣帶來了新需求，例如逆變器控制、馬達控制和電池管理系統，這些同樣需要類比訊號處理。需要訊號調節的車內產品應用幾乎是數不勝數，例如安全氣囊、位置感測器、座位使用偵測系統等。

這些不斷增長的需求意味著設計工程師需要能夠在頻寬、動態範圍和訊噪比等標準方面提供高精度和效能的電子元器件。這些元器件也必須足夠耐用，能適應汽車不斷變化和潛在的惡劣環境，符合車用品質和安全標準，並確保功率效率，以減少對汽車電池的需求，並將發熱所造成的問題降到最小。

運算放大器是訊號調節中最常見且最重要的元器件之一。Diodes 公司針對不同的使用案例推出了兩款符合汽車規格的新型精密運算放大器產品，以滿足汽車應用需求。

首先，軌對軌(Rail-to-Rail)輸入/輸出的 AS2376Q 產品提供了高訊噪比特性。這代表該元件已針對車載充電器 (OBC)、直流對直流 (DC-DC) 轉換器、電池管理系統(BMS)應用和安全氣囊等產品應用進行了最佳化。

AS2376Q 具有 5.5MHz 的頻寬，可處理 50kHz 訊號，而不會明顯損失交流訊號精度。低輸入雜訊密度為 9.5nV/√Hz，低頻雜訊為 0.8µVpp，軌對軌輸出可提供較佳的訊噪比。AS2376Q 的典型補償電壓為 5µV，可在低至 DC 的範圍內保持寬廣的動態範圍。軌對軌輸入範圍使該器件能夠調節接地軌和電源軌的訊號。

其次，軌對軌輸入/輸出的 AS2333Q 運算放大器在每個放大器通道上僅需要 12μA 的微小靜態電流。這意味著該器件非常適用於車輛未發動時仍必須保持運作的功能，同時不會因為車輛長時間停放時而耗盡電池。其斬波穩定(Chopper-Stabilized)軌對軌輸入範圍能讓 AS2333Q 在整個共模(Common-Mode)電壓範圍內提供極低的偏移電壓和低頻雜訊。

這兩款符合汽車規格的運算放大器均符合 AEC-Q100 Grade 1 等級規範，並提供車內應用所需的可靠性。

無論最重要的是訊噪比，還是最小靜態電流下的精密訊號調節，AS2376Q 和 AS2333Q 運算放大器都能提供滿足如今汽車訊號調節需求的解決方案。

[1] https://www.statista.com/statistics/277931/automotive-electronics-cost-as-a-share-of-total-car-cost-worldwide/

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