스마트 자동차 개발에서 센서 소음 감소 설계를 달성하는 방법

최근에는 전기 자동차의 확산, ADAS의 인기가있는 (수석 운전자 지원 시스템),감지기응용 프로그램은 더 넓고 넓어지고 소음 환경이 점점 더 심각 해졌습니다. 센서의 마이크로 환경 신호는 작업을 통과해야합니다.증폭기와비교기마이크로 컨트롤러로 전송할 전기 신호로 변환 (MCU.) 계산, 그래서작동 증폭기그리고 비교기의 역할이 점점 더 중요 해지고 있습니다.

문제는 일반적으로 자동차 개발에서 회로 기판 및 시스템 단량체에 대한 소음 평가를하기가 어렵습니다. 일반적으로 시스템이 조립 된 후에 평가해야합니다. 평가 결과 NG (통과하지 않음), 대규모 수정을 위해 필요한 소음 감소 설계는 항상 까다로운 주제였습니다.

1. 작동 증폭기 및 비교기 및 센서

작동 증폭기를 "OP 앰프"라고합니다.회로단위. 실제 회로에서, 기능 모듈은 대개 피드백 네트워크와 함께 형성된다. 그것은 특별한 것입니다커플 링회로 및 피드백 증폭기. 출력 신호는 입력 신호 +, 빼기 또는 차동, 일체형과 같은 수학적 조작 결과 일 수 있습니다.

비교기는 아날로그 전압 신호를 기준 전압과 비교하는 회로이고, 센서의 출력 신호는 디지털 (고 / 저) 신호를 출력 할 수있다.

센서 신호는 작동 증폭기 및 비교기에 의해 작동되어야합니다.

센서가 수신 한 신호는 두 가지 방법으로 MCU 구현 제어로 전송되어야합니다. 첫 번째는 센서의 작은 신호를 확대하기 위해 센서의 작은 신호를 확대하여 MCU의 식별 된 전압 레벨이되고 MCU로 전송되는 것입니다. 두 번째는 비교기에 의해 설정된 임계 값이며, 높고 낮은 값을 결정하는 임계 값입니다. 센서 신호를 사용하여 MCU로 전송합니다.

차량 운영 증폭기 적용 예제

서로 다른 센서가 작동 증폭기와 비교기로 신호 처리가 있어야하고, 최종적으로 제어 유닛으로 전송 한 다음 제어 유닛에 의해 차량의 다양한 모듈을 제어하는 ​​것을 알 수 있습니다. 많은 센서가 많은 작동 증폭기와 비교기를 가져야하므로 수량이 증가하고 있습니다.

차량 내 어플리케이션 케이스에서 다른 모듈은 다른 OP 앰프 또는 비교기를 사용합니다. ADAS 및 스마트 드라이브의 개발을 통해 차량에서 점점 더 많은 경우 OP 앰프 또는 비교기를 사용할 수 있습니다.

2, 높은 정밀도, 낮은 오류가 쉽습니다

센서가 전기 신호로 변환되므로 마침내 MCU 판정 신호가 마침내 작동 증폭기 및 비교기가 필요하며 증폭 또는 비교 신호가 신뢰할 수 있고 활용할 수있는 고정밀과 낮은 오류를 보장합니다.의..

작동 증폭기는 감지 정확도를 향상시키는 열쇠입니다

3, 노이즈는 또한 감지 정확도에 영향을 미칩니다

센서 시스템의 정확도에 영향을 미치는 또 다른 요소는 주로 두 가지 측면에서 제공됩니다. 첫 번째는 EMI (전자기 간섭), 즉 IC 자체에 의해 생성 된 잡음이 다른 전자 장치를 방해 할 수 있으며, 전체에 오류를 가져올 수 있습니다. 시스템 정확도. IC 또는 시스템 방지 성능이 떨어지면 잡음 간섭이 발생할 때,구성 요소또는 시스템이 오작동을 일으킬 수 있으므로 사용해야합니다.필터(콘덴서,저항기대기)와 소음을 줄이기 위해 방패 (금속판). 두 번째는 EMS (전자기 내성) 특성, 즉 칩 자체가 외부로부터의 잡음 간섭을 견딜 수 있습니다. 따라서 센서 애플리케이션의 운영 증폭기는 낮은 잡음 및 간섭 방지 성능이 저하되어야합니다.

소음 관련 정의

emc.(전자기적 인 호환성)는 전자 장치 또는 시스템이 전자기 간섭에 저항 할 수 있고 과도한 전자기 방사선을 생성 할 수있는 능력을 갖는 것을 의미합니다.

전자기 적합성의 의미

4. 저소음 성능을 어떻게 얻을 수 있습니까?

첫째, 작동 증폭기의 내부 노이즈는 공정 구조로 인한 플래시 잡음 및 회로 설계에 의해 생성 된 열 잡음으로 대략 나눌 수 있습니다. 전반적인 소음을 줄이기 위해 공정 및 회로 설계를 개선함으로써, 두 측면의 소음 성분을 줄이기 위해 감소시킬 수 있습니다.

포괄적 인 최적화 회로, 레이아웃 및 구성 요소 크기 등에 의해 항 EMI 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 첫 번째 방법이 있습니다. 첫째, 소음 제어 회로를 원하는 위치에 포함시킴으로써 간섭 방지 성능이 향상됩니다. 두 번째, 노이즈 주위의 실드 구조를 설정하고배선간섭 및 내부 시뮬레이션 커널을 조정하십시오임피던스셋째, 기생 커패시턴스의 항소 잡음 성능이 강하고 더 적합한 기생 커패시터를 선택한다는 사실에 초점을 맞추고 있습니다. 이 세 점이 완료되며 전체 칩의 방지 용량이 매우 강합니다.

전반적인 소음의 포괄적 인 최적화

5, 전자기 방사선을 해결하는 소음을 제거하십시오

작동 증폭기의 정확성에 영향을 미치는 매개 변수에는 입력 오프셋이 포함됩니다.흐름, 입력 오프셋 전압 및 등가 입력 노이즈 전압. 이 매개 변수를 최적화함으로써 센서 시스템의 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

상기 과제를 위해,로마EMI 성능에서 2017 년까지 개발되었습니다 Experious EM.팔우리 (EM - 전자기 방사선, 갑옷 - 갑옷) 시리즈 작동 증폭기 제품. 그 개발은 특별한 조치를 취하지 않고 소음 간섭으로 인해 제품이 오작동하는 것을 방지하는 것입니다. 2018 년에는 고객 소음 감소 설계 부담을 줄이고 자동차 시장에서 높은 칭찬을 얻었습니다.

"갑옷"으로 인해 Roma의 연산 증폭기 및 비교기 제품 출하량은 업계 부품이 12 %를 차지했으며 자동차 부품은 25 %만큼 높았다.

Emarmour 브랜드 제품 ISO 11452-2 ISO 11452-2 국제 면역 평가 테스트를위한 회로 설계 기술, 레이아웃 기술, 프로세스 기술 장점, 시스템 개발을 해결하는 데 도움이되는 전체 잡음 주파수 대역의 출력 전압 변동의 우수한 간섭 성능을 실현합니다. 프로세스 중에 노이즈 간섭 문제는 설계 작업자를 줄이고 시스템 신뢰성을 향상시킵니다.

시스템 신뢰성 향상

Roma는 4 개의 간섭 성능 CMOS (보완 금속 산화물 반도체) 작동 증폭기 BD87581YG-C (단일 채널) 및 BD87582YFVM-C (듀얼 채널), 바이어스 전류, 전환율은 이전 세대 바이폴라 제품보다 크다.

예를 들어, 주 식물의 전자 방사 면역 구현테스트ISO 11452-2의 전체 잡음 밴드에서 일반 제품의 출력 전압 변동은 ± 300mV이며 신제품은 ± 10mV (일반 제품의 1/30) 이내입니다. 따라서, 신제품이 센서 및 다른 구성 요소의 후단에 구성 될 때, CMOS 요소 구조의 사용은 외부 잡음의 영향을받지 않는 빠르고 정확한 신호 확대를 달성 할 수 있으며, 이는 다양한 디자인을 단순화하는 데 도움이되는 비정상적인 탐지 시스템 및 신뢰성을 향상시킵니다. 섹스.

신제품은 다음 세 가지 측면에서 일반 제품에 직면 한 문제를 해결합니다.

첫째, 센서 응용 프로그램의 입력 전압은 매우 약합니다. 낮은 간섭 성능이 낮기 때문에 정상적인 OP AMP 제품은 외부 잡음에 의해 추론되므로 MCU가 오류 신호를 수신하여 예외를 일으키는 오류 신호를 수신합니다. EMAMOURTM Anti-EMI 성능을 이용한 시리즈 제품은 외부 소음으로 쉽게 간섭을받지 못합니다.

외부 소음 간섭을 피하십시오

둘째, 자동차 전자 제품의 전반적인 설계 과정에서 시스템의 전반적인 노이즈가 일반 OP를 사용하는 데 사용됩니다. 노이즈를 줄이기 위해 디자인의 대책을 추가하려면 전체 설계 작업자를 늘리십시오. EMARMOURTM 시리즈는 소음 감축 설계 부담을 효과적으로 줄이고 고객이 시스템 설계 작업자 및 비용을 줄이고 더 짧은 배송주기로 신속하게 대응할 수 있도록 지원하는 강력한 소음력이 강합니다.

셋째, 외부 잡음 간섭, 통상적 인 의견 자체를 줄이기위한 조치로, 출력은 필터링 장치를 추가하기 위해 추가되며, 가장 단순한 RC 필터, 즉 각 포트 플러스저항와정전 용량...에 Emarmourtm 시리즈를 사용하여 필터링 조치 없이는 우수한 소음 감소 수준을 달성 할 수 있습니다. 단순히 4 채널 제품을 사용하면 최대 18 개의 주변 장치 구성 요소가 줄어들어 고객 구성 요소 비용 및 패키지를 효과적으로 저장할 수 있습니다.

새로운 일련의 제품은 다음을 포함하여 AEC-Q100 표준을 충족합니다. EV / HEV 자동차인버터엔진 제어 장치, eCall (차량 긴급 통화 시스템), 자동차 항법 시스템, 자동차 에어컨 등; 산업용 장비 (FA 장비), 계량 기기,자질장비, 서보 시스템, 다양한 센서 시스템 등 다양한 유형의 자동차 및 산업 장비가 높은 소음 감소 요구 사항.

6, OP 증폭기 및 비교기 향상된 스마트 운전 추가 가치

반도체 (ST) 연산 증폭기 및 비교기 라인업은 다양한 차량 장치를 사용하여 스마트 운전의 부가 가치를 향상시키는 것을 목표로한다. 자동차 수준의 제품은 AEC-Q100 및 Q101, TS-16949, PPAP (제품 승인 절차) 가용성, Q002 EWS 통계 분석 가이드 (SYA) 및 장치 평균 테스트 (PAT)를 포함하여 초급 신뢰성 및 품질의 요구 사항을 충족합니다. 가이드 등 후방 엔드 (패키지 및 테스트)의 100 % 열 시험은 AEC-Q100 표준의 특정 스크리닝 및 테스트 방법을 초과합니다.

지능형 운전 추가 가치의 OP 앰프 및 비교기 향상

이 제품은 안전한 작동을 위해 -40 ~ 150 ° C의 극한의 온도에서 안전하게 작동 할 수 있습니다.엔진제어,변속 장치모듈 및 보안 키 시스템; 통합되고 쉽게 신호 조정에 통합 될 수 있으며,감시 장치및 제어 솔루션. 마이크로 컨트롤러 및 아날로그 센서의 완벽한 지원 칩으로서, 그 운영 증폭기는 신호 체인 에너지를 향상시키는 데 도움이된다. 마이크로 DFN, QFN, SC-70 및 6- 범프 CSP와 같은 솔루션으로 차량의 제한된 공간 최적화를위한 공간 절약.

이 제품은 다음을 포함하여 다양한 응용 분야를 제공합니다.오디오버퍼, 온도 측정, 헤드 라이트, 빗물 및 광 센서, 전기 시트 모터 전류 제어, 단계플레이트학위 측정, ADAS 등

상위 36V TSB572를 사용 하여이 연산 증폭기의 기능을 확인하십시오. 차량 타이어 압력, 화질 또는 도로 상태로 인해 차량 피치 각도가 변경되면 헤드 라이트의 조명 각도에 직접적으로 영향을 미칩니다. 전조등의 전력이 증가함에 따라 수평 조명이 점점 더 중요 해지고 다른 드라이버를 방지합니다.

TSB (572)는 원하는 헤드 라이트 각에 비례하는 PWM 신호를 사용하여 동적 피치 각도를 조정 및 보상 할 수 있으며, 제 1 op 앰프는 저역 통과 필터로서 사용된다. 액추에이터를 저장 장치를 제공하기 위해배터리전압 비례 제어 전압 신호. 로드 덤프 클램프를 사용할 필요가 없으며 레일 ~ 레일 입출력 스테이지 (입력 및 출력 전압 스윙이 매우 닫히는)가 필요하지 않으며 충전 펌프 회로가 필요하지 않습니다. 전하 펌프는 자체 단점이 있으며 회로 구조가 다르며 다음과 같은 경우가 있습니다. 첫째, 배터리가 낮으므로 리플 노이즈가 크다는 것입니다. 리플 소음을 줄이려면서 고전압 커패시터를 사용하십시오. 용량 전압스트레스그것은 증가 할 것입니다. 세 번째는 균형을 이루고 두 번째로 회로가 복잡하다는 점입니다. 후자의 2 개의 프로그램의 비용도 그에 따라 증가합니다.

소음 처리보다 먼저 간소화되었습니다

또한, TSB (572)는 DFN8 패키지를 갖는 40V BICMOS 제조 공정의 동작 증폭기이다. CMOS.트랜지스터현재 상태를 전환 할 때만 소모되므로 낮은 전원 장치에 속합니다. BICMOS는 동일한 장치에서 동시에 바이폴라 및 CMOS 프로세스입니다. 이 기술에 기반한 운영 증폭기는 GBW / ICC 에너지 효율이 우수하고 전력 전류 성능 비율은 시장에서 표준 OP 앰프의 5 분의 5입니다. 또한 낮은 입력 오프셋 전압 및 6 μV / ° C 이하의 온도 드리프트는 미세 조정 또는 보정없이 시스템 설계를 단순화하여 정격 온도 범위 내에서 안정적인 성능을 보장합니다.

일반적으로 더 넓은 대역폭은 넓고 소음이 강합니다. 시스템이 노이즈 신호를 수신하면, 확장 된 대역폭에 의해 노이즈 에너지를 전체 대역폭으로 감소시킴으로써 유닛 대역폭의 잡음 에너지를 감소시킨다. TSB572에는 레일 투 - 레일 입출력 입력 및 출력, 이득 대역폭 볼륨 (GBW, 평가 앰프 성능의 인덱스)이 2.5MHz이고 최대 입력 오프셋 전압은 1.5mV입니다. 장치는 용량 성 부하 중에 안정하고 위상 반전 보호가 우수합니다. 4.0V ~ 36V의 넓은 전원 전압은 정격 매개 변수를 얻기 위해 다양한 전원 공급 장치를 사용할 수 있습니다.

그건 그렇고, ST 비교기가 말한다. 레일 ~ 레일 입력 1.8V 고속 비교기 TS3021H는 -40 ~ 150 ° C의 넓은 온도 범위, 전파 지연 38NS, 고속 응답 시간이 있습니다. 전원 공급 장치 전압이 2V ~ 5V 인 경우, 비교기는 넓은 온도 범위에서 작동 할 수 있습니다. TS3021H는 73μA 미만이므로 자동차 애플리케이션 요구 사항을 충족시켜 우수한 전력 소비 및 응답 시간을 갖는다.