Cómo lograr un diseño de reducción de ruido del sensor en el desarrollo del automóvil inteligente

En los últimos años, con la propagación de vehículos eléctricos, la popularidad de los ADAS (SISTEMA DE ASISTIDO DEL CONDUCTOR SENIOR),sensorLa aplicación se está más ancha y más amplia, y el entorno de ruido se ha vuelto cada vez más grave. La señal micro ambiental del sensor necesita pasar la operación.AmplificadorconComparadoresConvertir a una señal eléctrica para ser enviada al microcontrolador (Mcu) Calcular, por lo queAmplificador operacionalY el papel del comparador es cada vez más importante.

El problema es, generalmente en el desarrollo automotriz, es difícil realizar una evaluación de ruido en la placa de circuito y los monómeros del sistema. En general, es necesario evaluar después de ensamblarse el sistema. Una vez que el resultado de la evaluación ng (no pasa), es Necesario para realizar modificaciones a gran escala, por lo que el diseño de reducción de ruido siempre ha sido un tema difícil.

1. Amplificador operacional y comparador y sensor.

El amplificador operativo se conoce como "AMP op" es altamente magnificado.Circuitounidad. En el circuito real, un módulo funcional generalmente se forma junto con la red de retroalimentación. Es un especialacoplamientoCircuitos y amplificadores de retroalimentación. Su señal de salida puede ser un resultado de operación matemática, como la señal de entrada más, menos o diferencial, integral.

El comparador es un circuito que compara una señal de voltaje analógica con un voltaje de referencia, y la señal de salida del sensor puede determinar la señal o similares, salga de una señal digital (alta / baja).

La señal del sensor debe ser operada por amplificadores operativos y comparadores.

La señal recibida por el sensor debe transmitirse al control de implementación de MCU a través de dos formas. El primero es ampliar la pequeña señal del sensor para ampliar la pequeña señal del sensor, se convierte en el nivel de voltaje identificado de la MCU y transmite a la MCU; El segundo es el umbral establecido por el comparador para determinar el alto y lo bajo de La señal del sensor y luego la transmite a MCU.

Ejemplo de aplicación de amplificador operacional del vehículo

Se puede ver que los diferentes sensores deben ser el procesamiento de la señal con el amplificador operativo y el comparador, y finalmente transmite a la unidad de control, y luego controle los diversos módulos del vehículo por la unidad de control. Cuántos sensores deben tener muchos amplificadores y comparadores operativos, por lo que la cantidad está aumentando.

En el caso de la aplicación en el vehículo, diferentes módulos utilizan diferentes amplificadores OP o comparadores. Con el desarrollo de ADAS y la conducción inteligente, cada vez más ocasiones en los vehículos utilizarán el amplificador OP o el comparador.

2, alta precisión, bajo error es fácil

Dado que el sensor se convierte en una señal eléctrica, finalmente se realiza mediante la señal de juicio MCU, que requiere amplificadores operativos y comparadores para garantizar una alta precisión y errores bajos para garantizar que las señales de amplificación o comparación sean confiables y se pueden utilizar. De.

El amplificador operativo es la clave para mejorar la precisión de detección.

3, el ruido también afecta la precisión de detección.

Otro factor que afecta la precisión del sistema del sensor es el ruido. Principalmente proviene de dos aspectos. El primero es EMI (interferencia electromagnética), es decir, el ruido generado por la IC en sí misma puede interferir con otros dispositivos electrónicos, trayendo errores a toda la totalidad. Precisión del sistema. Si el desempeño anti-EMI del IC o el sistema es deficiente, cuando se genera la interferencia de ruido,ComponenteO el sistema puede causar un mal funcionamiento, por lo que debe usarfiltrar(CondensadorDeResistorEspere) y escudo (placa metálica) para reducir el ruido. El segundo es la característica de EMS (tolerancia electromagnética), es decir, el chip en sí puede soportar la interferencia de ruido del exterior. Por lo tanto, el amplificador operativo para aplicaciones de sensores debe tener un rendimiento de bajo ruido y anti-interferencia.

Definición relacionada con el ruido

EMC(Compatibilidad electromagnética) significa que el dispositivo o sistema electrónico tiene la capacidad de resistir la interferencia electromagnética, y no produce una radiación electromagnética excesiva.

Connotación de compatibilidad electromagnética.

4. ¿Cómo puedo lograr un bajo rendimiento de ruido?

Primero, el ruido interno del amplificador operativo se puede dividir aproximadamente en el ruido del flash causado por la estructura del proceso, y el ruido térmico generado por el diseño del circuito. Para reducir el ruido general, al mejorar el proceso y el diseño del circuito, los ingredientes de ruido de los dos aspectos pueden reducirse para lograr un ruido general de ultra baja.

El rendimiento anti-EMI puede mejorarse significativamente por circuitos integrales de optimización, diseño y tamaño de componente, etc. Hay tres formas: primero, el rendimiento anti-interferencia se mejora mediante la incrustación de circuitos de control de ruido en la posición deseada; segundo, configura una estructura de escudo alrededor del ruido, mejoraalambradoInterferencia y ajustar el kernel de simulación interna.impedanciaTercero, centrándose en el hecho de que el desempeño anti-ruido de la capacitancia parásita es fuerte, y seleccione condensadores parasitarios más adecuados. Estos tres puntos se realizan, y la capacidad anti-ruido de todo el chip es muy fuerte.

Optimización completa del ruido general.

5, eliminan el ruido de la resolución de radiación electromagnética.

Los parámetros que afectan la precisión del amplificador operacional incluyen compensación de entradaActual, Voltaje de entrada de compensación de entrada y voltaje de ruido equivalente. Al optimizar estos parámetros, la precisión del sistema de sensores puede mejorarse.

Para los desafíos anteriores,RomaníDesarrollado a partir de la performance EMI a partir de 2017 excelentes emBRAZONuestros productos de amplificador operacional de la serie (em - electromagnética, armadura - armadura). Su desarrollo es evitar que los productos funcionen mal debido a la interferencia de ruido sin tomar medidas especiales. En 2018, la serie de productos bipolares, un total de cuatro, que ayudan a reducir la carga de diseño de la reducción de ruido del cliente, y han ganado un alto elogio en el mercado de automóviles.

Debido a la "Armadura", 2020, los envíos de productos de AMP y comparador de Roma, superaron los 500 millones, de los cuales la parte de la industria representó un 12%, y las partes del automóvil fueron tan altas como el 25%.

Los productos de la marca Emarmour integran la tecnología de diseño de circuitos, la tecnología de diseño, las ventajas de la tecnología de proceso, para la prueba de evaluación de la inmunidad internacional ISO 11452-2, realiza el excelente rendimiento anti-interferencia de la fluctuación de voltaje de salida de toda la banda de frecuencia de ruido, que ayuda a resolver el desarrollo del sistema El problema de interferencia de ruido durante el proceso reduce los trabajadores del diseño y mejora la confiabilidad del sistema.

Mejorar la fiabilidad del sistema

Roma lanzó cuatro CMOS de rendimiento anti-interferencia CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario) Amplificador operativo BD87581YG-C (canal único) y BD87582YFVM-C (canal dual), su corriente de sesgo, la tasa de conversión es mayor que el producto bipolar de generación anterior.

Por ejemplo, la implementación de la inmunidad de la radiación electrónica en la planta principal.pruebaEn ISO 11452-2, en toda la banda de ruido, la fluctuación de voltaje de salida de los productos ordinarios es de ± 300 mv, y el nuevo producto está solo dentro de ± 10 mv (1/30 de productos ordinarios). Por lo tanto, cuando el nuevo producto está configurado en el extremo posterior del sensor y otros componentes, el uso de la estructura del elemento CMOS puede lograr una ampliación de señales rápida y precisa, que no se ve afectada por el ruido externo, lo que ayuda a simplificar el diseño de varios Sistemas de detección anormales, y mejorar su fiabilidad. Sexo.

Los nuevos productos resuelven los problemas que enfrentan los productos ordinarios en los siguientes tres aspectos:

Primero, el voltaje de entrada en la aplicación del sensor es muy débil. Debido al bajo rendimiento anti-interferencia, el producto Normal OP AMP se inferirá por ruido externo, de modo que la MCU reciba la señal de error para causar una excepción. Los productos de la serie EMARMOURTM que utilizan el rendimiento anti-EMI no se interfieren fácilmente con el ruido externo.

Evite la interferencia de ruido externo.

En segundo lugar, desde el proceso de diseño general de la electrónica automotriz, el ruido general del sistema se utiliza para usar OP ordinaria. Para reducir el ruido, incluso agregar contramedidas en el diseño, aumente los trabajadores de diseño general. La serie EMARMOURTM tiene una fuerte capacidad antirnificada, que puede reducir efectivamente la carga de diseño de reducción de ruido, ayudar a los clientes a reducir los trabajadores y los costos del diseño del sistema, y ​​responder rápidamente rápidamente en los ciclos de entrega más cortos.

Tercero, como medida para reducir la interferencia de ruido externo, la opinión de opinión ordinaria en sí, se agrega la salida para agregar un dispositivo de filtrado, el más simple es el filtro RC, es decir, cada puerto másresistenciaconcapacidad. Se pueden lograr excelentes niveles de reducción de ruido sin ninguna medida de filtrado utilizando la serie EMARMOURTM. En pocas palabras, el uso de productos de cuatro canales puede reducir hasta 18 componentes periféricos, ahorrando efectivamente los costos y paquetes de los componentes del cliente.

La nueva serie de productos cumple con el estándar AEC-Q100, que incluye: Coche EV / HEVInversor, Unidad de control del motor, ECALL (sistema de llamadas de emergencia del vehículo), sistema de navegación de automóviles, aire acondicionado automotriz, etc.; Equipo industrial (equipo FA), Instrumentos de medición,mediciónEquipo, sistema servo, diversos sistemas de sensores, etc., varios tipos de equipos de automóvil y industrial con requisitos de alta reducción de ruido.

6, amplificador OP y comparador MEJORANDO VALOR AGUCTIVO SMARTED

Semiconductor (ST) El amplificador operativo y la alineación del comparador apunta a mejorar el valor agregado de la conducción inteligente utilizando varios dispositivos de vehículos. Sus productos a nivel automotriz cumplen con los requisitos de la confiabilidad y la calidad super altas, que incluyen: AEC-Q100 y Q101, TS-16949, PPAP (procedimiento de aprobación del producto) Disponibilidad, Guía de análisis de estadísticas Q002 EWS (SYA) y prueba promedio del dispositivo (PAT) Guía, etc. La prueba de calor del 100% en el extremo trasero (paquete y prueba) excede un método de detección y prueba específico del estándar AEC-Q100.

Mejore el amplificador OP y el comparador del valor agregado de conducción inteligente

Estos productos pueden operarse de manera segura a temperaturas extremas de -40 a 150 ° C para una operación segura.motorcontrol,Caja de cambiosMódulos y sistemas clave de seguridad; y se pueden integrar y integrar fácilmente en el ajuste de la señal,monitorY soluciones de control. Como el chip de soporte perfecto del microcontrolador y el sensor analógico, su amplificador operativo ayuda a mejorar la energía de la cadena de señal. Soluciones tales como micro DFN, QFN, SC-70 y CSPS de 6 golpes, espacio de ahorro para una optimización de espacio limitado del vehículo.

Estos productos tienen una amplia gama de aplicaciones, incluyendoAudioTampón, Medición de temperatura, Faro, Agua de lluvia y Sensor de Luz, Control de corriente de motor de asiento eléctrico, PasoLáminaMedición de grado, ADAS, etc.

Tome el Top 36V TSB572 para ver la función de este amplificador operativo. La presión de los neumáticos del vehículo, la calidad de carga o las condiciones de la carretera hará que el ángulo de tono del vehículo cambie, afecte directamente el ángulo de iluminación del faro; La nivelación es cada vez más importante a medida que aumenta la potencia del faro, para evitar que otros conductores.

TSB 572 puede ajustar y compensar el ángulo de tono dinámico, utilizando la señal PWM proporcional al ángulo de la luz del faro deseado, y el primer amplificador OP se usa como un filtro de paso bajo. Para proporcionar al actuador el almacenamiento.bateríaSeñal de voltaje de control proporcional de voltaje. Se caracteriza por no es necesario usar una abrazadera de volcado de carga, y la etapa de entrada / salida de riel a riel (el giro de voltaje de entrada y salida está muy cerca), y no se requiere el circuito de la bomba de carga. La bomba de carga tiene sus propias deficiencias, la estructura del circuito es diferente, y habrá los siguientes casos: primero, la batería es baja, la desventaja es que el ruido de la ondulación es grande; Si desea reducir el ruido de ondulación, debe Use un condensador de alto voltaje. Voltaje de capacidadestrésAumentará; El tercero es equilibrado uno y segundo, la desventaja es que el circuito es complicado. El costo de los dos últimos programas también aumentará en consecuencia.

Simplificado antes del procesamiento de ruido.

Además, el TSB 572 es un amplificador operativo de un proceso de fabricación de 40V BICMOS con un paquete DFN8. CmosTransistorLa corriente solo se consume al cambiar el estado, por lo que pertenece a un dispositivo de baja potencia. BICMOS es un proceso bipolar y CMOS simultáneamente en el mismo dispositivo. El amplificador operativo basado en esta tecnología tiene una excelente eficiencia energética de GBW / ICC, y la relación de rendimiento de corriente eléctrica es una quinta parte del amplificador OP estándar en el mercado. Además, la baja tensión de compensación de entrada y la deriva de temperatura inferior a 6 μV / ° C Ayuda a simplificar el diseño del sistema sin afinar o calibrar, asegurando un rendimiento estable dentro del rango de temperatura nominal.

Normalmente, el ancho de banda más amplio es ancho y el ruido más fuerte. Cuando el sistema recibe la señal de ruido, la energía de ruido se puede reducir en el ancho de banda extendido a todo el ancho de banda, reduciendo así la energía de ruido en el ancho de banda de la unidad. TSB572 está equipado con entrada y salida de riel a riel, ganancia de ancho de banda (GBW, índice de rendimiento de amplificador de evaluación) es de 2.5MHz, y la tensión de desplazamiento de entrada máxima es de 1,5 mV. El dispositivo es estable durante la carga capacitiva, y la protección de reversión de fase es excelente. El voltaje de la fuente de alimentación ancha de 4.0V a 36V puede usar una variedad de fuentes de alimentación para obtener parámetros nominales.

Por cierto, se dice el comparador ST. El comparador de alta velocidad TS3021H de entrada de riel a riel TS3021H también tiene un rango de temperatura ancho de 40 a 150 ° C, el retardo de propagación 38NS, tiene un tiempo de respuesta de alta velocidad. Cuando la tensión de la fuente de alimentación es de 2V a 5V, el comparador puede funcionar en un amplio rango de temperatura. TS3021H es inferior a 73μA, lo que tiene un excelente consumo de energía y tiempo de respuesta, cumpliendo con los requisitos de la aplicación automotriz.