スマートカー開発におけるセンサーノイズリダクションデザインを実現する方法
近年、電気自動車の広がり、ADASの人気（シニアドライバ支援システム）、センサーアプリケーションはより広く普及しており、騒音環境はますます厳しくなっています。センサのマイクロ環境信号は操作に合格する必要があります増幅器withうコンパレータマイクロコントローラに送られる電気信号に変換します（mc）計算するように計算するオペアンプそして比較器の役割はますます重要です。
問題は、通常自動車開発では、回路基板およびシステムモノマーに雑音評価を行うことは困難である。一般的に、システムの組み立て後に評価する必要があります。評価結果NG（通過しない）大規模な変更を加えるために必要なので、それは常にトリッキーなトピックでした。
1.オペアンプおよびコンパレータおよびセンサー
オペアンプは「オペアンプ」と呼ばれ、高拡大されています。回路単位。実際の回路では、機能モジュールは通常、フィードバックネットワークと共に形成される。それは特別ですカップリング回路とフィードバックアンプその出力信号は、入力信号のプラス、マイナス、または差動、積分などの数学的演算結果です。
比較器は、アナログ電圧信号と基準電圧とを比較する回路であり、センサの出力信号は信号等を決定し、デジタル（High / Low）信号を出力することができる。
センサ信号はオペアンプおよびコンパレータによって運用されなければならない
センサによって受信された信号は、2つの方法でMCU実装制御に送信されるべきです。 1つ目は、センサの小信号を拡大するためにセンサの小信号を拡大し、MCUの識別された電圧レベルとなり、MCUに送信する。2つ目は、高低と低を決定するために比較器によって設定されたしきい値です。センサ信号、次にそれをMCUに送信します。
車両オペアンプの適用例
異なるセンサは、オペアンプと比較器との信号処理である必要があり、最後に制御ユニットに送信し、次いで制御ユニットによって車両の様々なモジュールを制御することが分かる。センサーの数は多くのオペアンプとコンパレータを持つ必要があるため、数量が増えています。
車載アプリケーションの場合、異なるモジュールは異なるオペアンプまたはコンパレータを使用します。 ADASとスマート運転の開発により、車両の多数の機会がOP AMPまたはコンパレータを使用します。
2、高精度、低エラーが簡単です
センサは電気信号に変換されるので、それは最終的にMCU判定信号によって作られ、演算増幅器および比較器を必要とし、高精度および低誤差を確実にするために高精度および低誤差を確実にすることができ、そして利用することができる。
オペアンプは、センシング精度を向上させるための鍵です
3、ノイズはセンシング精度にも影響します
センサシステムの精度に影響を与えるもう1つの要因はノイズです。それは主に2つの側面から来る。最初はEMI（電磁干渉）、すなわちIC自体が発生するノイズが他の電子機器と干渉し、全体にエラーをもたらす可能性がある。システム精度ICまたはシステムのアンチエミのパフォーマンスが低い場合は、ノイズ干渉が周囲に発生すると、成分またはシステムは故障の原因となり、使用する必要があります。フィルタ（コンデンサー、抵抗ノイズを減らすために待機してシールド（金属板）。 2つ目はEMS（電磁耐性）特性、すなわちチップ自体が外部からのノイズ干渉に耐えることができる。したがって、センサアプリケーションのオペアンプは、低ノイズと干渉防止性能を持たなければなりません。
ノイズ関連の定義
emc.（電磁的適合性）は、電子機器またはシステムが電磁干渉に耐える能力を有することを意味し、過度の電磁放射を発生しないことを意味する。
電磁適合性の意味
4.低騒音性能を達成するにはどうすればよいですか。
まず、オペアンプの内部ノイズを、プロセス構造によって引き起こされるフラッシュノイズと回路設計により発生する熱雑音とを大幅に分割することができる。全体的なノイズを低減するために、プロセスおよび回路設計を改善することによって、2つの側面のノイズ成分を減らすことができ、全体的な超低ノイズを達成することができる。
包括的な最適化回路、レイアウト、部品サイズなどによって、抗EMI性能を大幅に向上させることができます。 3つの方法があります。第1に、耐干渉性能は、雑音制御回路を所望の位置に埋め込むことによって改善される。第二に、ノイズの周りにシールド構造を設定し、改善する配線干渉と内部シミュレーションカーネルを調整しますインピーダンス第三に、寄生容量の反騒音性能が強く、より適切な寄生コンデンサを選択するという事実を中心に。これら3点が行われ、チップ全体の雑音能力は非常に強い。
全体的なノイズの包括的な最適化
5、電磁放射を解くことからノイズを除去します
オペアンプの精度に影響を与えるパラメータは入力オフセットを含む電流入力オフセット電圧と等価入力ノイズ電圧。これらのパラメータを最適化することによって、センサシステムの精度を向上させることができる。
上記の課題について、rom2017年のEMI性能から優れたEM腕私たちの（EM - 電磁放射線、アーマー - アーマー）シリーズオペアンプ製品。その開発は、特別な対策を踏まずに騒音干渉により製品が故障のために防止されることです。 2018年には、一連のバイポーラ製品、合計4、顧客の騒音低減のデザインの負担を軽減するのに役立ち、カーマーケットに高い評価を得ました。
2020年、2020年、RomaのOp AMPとコンパレータ製品の出荷時が5億5000万が上回り、業界の部品は12％を占め、車の部品は25％となりました。
Emarmourブランド製品は回路設計技術、レイアウト技術、プロセス技術の利点を統合し、ISO 11452-2国際耐性評価試験で、システム開発を解決するのに役立つ全ての雑音周波数帯の出力電圧変動の優れた干渉性能を実現します。プロセス中のノイズ干渉の問題は、デザイン労働者を削減し、システムの信頼性を向上させます。
システムの信頼性を向上させる
Romaは4つの干渉防止性能CMOS（相補型金属酸化膜半導体）演算増幅器BD87581YG-C（シングルチャネル）およびBD87582YFVM-C（デュアルチャネル）、そのバイアス電流、変換率は前世代のバイポーラ製品よりも大きい。
例えば、主工場における電子放射線耐性実現テストISO 11452-2では、ノイズバンド全体では、通常の製品の出力電圧変動は±300mVで、新製品は±10mV（通常の製品の1/30）です。したがって、新製品がセンサの後端および他の構成要素に構成されている場合、CMOS要素構造の使用は、外部ノイズの影響を受けない、迅速かつ正確な信号拡大を達成することができ、それはさまざまなデザインを簡素化するのに役立ちます。異常な検出システム、そして信頼性を向上させます。セックス
新製品は、以下の3つの側面で普通製品に直面している問題を解決します。
まず、センサーアプリケーションの入力電圧は非常に弱いです。低干渉性能が低いため、通常のオペアンプ製品は外部ノイズによって推測され、その結果、MCUはエラー信号を受信して例外を引き起こします。 Emarmourtmシリーズ抗EMI性能を利用した製品は、外部ノイズに容易に干渉されません。
外部ノイズ干渉を避けます
第二に、自動車用エレクトロニクスの全体的な設計プロセスから、システムの全体的なノイズが通常のOPを使用するために使用されます。騒音を減らすために、設計に対策を追加しても、全体的な設計労働者を増やしています。 Emarmourtmシリーズは、騒音低減設計の負担を効果的に減らすことができ、顧客がシステム設計労働者やコストを削減するのに役立ち、迅速に短い配送サイクルで迅速に対応するのに役立ちます。
第三に、外部ノイズ干渉を低減するための尺度として、通常の意見自体の入力、出力はフィルタ装置を追加するために追加され、最も単純なはRCフィルタ、すなわち各ポートプラス抵抗withうキャパシタンス。 Emarmourtmシリーズを使用してフィルタリング対策を除いて、優れたノイズ低減レベルを実現できます。単に4チャンネル製品を使用して、最大18の周辺部品を減らすことができ、顧客コンポーネントのコストとパッケージを効果的に保存することができます。
新しいシリーズの製品は、EV / HEV CARを含むAEC-Q100規格を満たしています。インバータ、エンジン制御装置、eCall（車両緊急通話システム）、カーナビゲーションシステム、自動車用エアコンなど。;産業機器（FA機器）、計量機器、測定機器、サーボシステム、様々なセンサーシステムなど、騒音低減要件が高いさまざまな種類の車と産業用機器。
6、OPアンプおよびコンパレータの強化されたスマートドライビング追加値
半導体 （ST）演算増幅器および比較器ラインナップは、各種車両装置を用いたスマート駆動の付加価値を高めることを目的としている。その自動車レベルの製品は、EEC-Q100とQ101、TS-16949、PPAP（製品承認手順）の空室状況、Q002 EWS統計分析ガイド（SYA）とデバイス平均テスト（PAT）を含む。ガイドなど後端（パッケージとテスト）の100％の熱テストは、AEC-Q100規格の特定のスクリーニングとテスト方法を超えています。
インテリジェント運転付加価値のオペアンプとコンパレータを強化
安全な操作では、これらの製品は-40~150℃の極端な温度で安全に操作できます。エンジンコントロール、ギアボックスモジュールとセキュリティキーシステム。信号調整に統合されやすくすることができます。モニターソリューションとコントロールソリューション。マイクロコントローラとアナログセンサーの完璧なサポートチップとして、そのオペアンプは信号チェーンエネルギーを高めるのに役立ちます。マイクロDFN、QFN、SC - 70、および6バンプCSPなどの解決策は、車両の限られたスペース最適化のためのスペースを節約する。
これらの製品には、幅広い用途があります。オーディオ緩衝液、温度測定、ヘッドライト、雨水および光センサー、電動シートモーター電流制御、ステッププレート学位測定、ADASなど
このオペレーショナルアンプの機能を見るためにトップ36V TSB572を取ります。車両のタイヤの圧力、積載品質または道路状況は、車両のピッチ角を変えるようにし、ヘッドライトの照明角度に直接影響を与える。レベリングは、ヘッドライトの電力が増加するにつれて、他のドライバの目的を防ぐためには、より重要になっています。
TSB572は、所望のヘッドライト角に比例したPWM信号を使用して、動的ピッチ角を調整して補償することができ、第1のオペアンプがローパスフィルタとして使用される。収納装置に収納装置を設けるために電池電圧比例制御電圧信号ロードダンプクランプを使用する必要がなく、レールツーレール入出力段（入力と出力電圧振幅は非常に近い）であり、チャージポンプ回路は不要です。チャージポンプには独自の欠点があり、回路構造は異なり、次のような場合があります。まず、電池は低く、リップルノイズが大きいことです。リップルノイズを減らしたい場合は、高電圧コンデンサを使用してください。容量電圧ストレスそれは増加するでしょう。3つ目は、1と2番目のバランスがとられていますが、この不利な点は回路が複雑であることです。後者の2つのプログラムのコストもそれに応じて増加します。
ノイズ処理の前に簡略化されています
さらに、TSB572は、DFN8パッケージを用いた40VのBiCMOS製造工程の演算増幅器である。 cm cmトランジスタ電流はステータスを切り替えるときにのみ消費されますので、低電力装置に属します。 BICMOSは同じ装置内で同時にバイポーラおよびCMOSプロセスです。この技術に基づくオペアンプは、優れたGBW / ICCエネルギー効率を有し、電力電流 - 性能比は市場での標準的なオペアンプの5分の1です。さらに、6μV/℃未満の低入力オフセット電圧および温度ドリフトは、微調整または校正せずにシステム設計を簡素化し、定格温度範囲内で安定した性能を確保します。
通常、より広い帯域幅は広く、ノイズが強いです。システムがノイズ信号を受信すると、短期間の帯域幅を帯域幅全体に短縮することができ、それによってユニット帯域幅上の雑音エネルギーを低減することができる。 TSB572にはレールトゥレールの入出力が装備されており、ゲイン帯域幅のボリューム（GBW、評価アンプの性能のインデックス）は2.5MHz、最大入力オフセット電圧は1.5mVです。この装置は容量性負荷中に安定しており、位相反転保護は優れています。 4.0V~36Vの広い電源電圧は、定格パラメータを得るためにさまざまな電源を使用できます。
ところで、STコンパレータが言われている。 Rail-To Rail Input 1.8V高速コンパレータTS3021Hも-40~150℃の広い温度範囲で、伝搬遅延38nsは高速応答時間を持ちます。電源電圧が2V~5Vの場合、コンパレータは広い温度範囲で動作できます。 TS3021Hは73μA未満で、電力消費と応答時間が優れており、自動車用アプリケーション要件を満たしています。
