독일 반도체 기업 엘모스 세미컨덕터(Elmos Semiconductor SE)는 차량용 센서 시장을 겨냥한 2세대 센서 신호 처리기(SSP) 'E520.42'를 출시했다고 밝혔다.
E520.42는 저항성 브리지 센서의 신호를 증폭하고 처리하는 데 최적화된 제품으로, 넓은 프로그래밍 범위와 강력한 진단 기능을 갖춘 것이 특징이다. 외부에 별도의 트리밍 부품을 장착하지 않고도 거의 모든 형태의 저항성 센서 브리지를 지원하는 것이 가장 큰 장점이다.
E520.42는 게인(gain)과 오프셋(offset) 조절이 가능한 저소음 계측 증폭기(Low-noise instrumentation amplifier)를 통해 입력 신호를 14bit delta-sigma ADC의 입력 범위에 맞추어 증폭한다. 입력 신호 범위는 16단계로 조밀하게 아날로그 게인 트리밍이 가능한데 그 정격 입력 범위(Full Scale Span)는 3…300mVpp 이며, 아날로그 게인은 최대 715까지 지원한다. 또한 신호 범위와는 별도로 최소 200mV의 센서 오프셋을 보상한다.
또한 E520.42는 최소 입력 범위에서도 우수한 SNR(Signal-to-Noise Ratio)를 가진 내장형 저주파 필터(0.13 ~ 4.7 kHz)를 제공하는데, 디지털 도메인으로부터 받은 신호는 이 필터에서 그 오프셋과 게인의 써멀 드리프트가 정밀하게 보정된다. 온칩 센서 또는 외부 온도 센서로부터 입력된 온도 신호 역시 디지털로 변환되어 보정 알고리즘으로 전달되는데 특히 이 보정 엔진은 신호의 비선형성을 최대 3차 방정식의 알고리즘을 통해 보정한다. 이러한 과정을 통해 E520.42는 센서 고유의 비선형성과 써말 드리프트를 완벽하게 상쇄한다.
보정이 완료된 디지털 신호는 두 가지 방식으로 출력될 수 있다. 12bit DAC로 보내진 뒤 비율 계량형 출력 신호(radiometric output signal)을 제공하는 아날로그 전압 버퍼를 구동하거나, 이와 같은 아날로그 출력 대신에 디지털 SENT 출력을 선택하여 사용할 수도 있다. 이 때 SENT는 최신 차량용 디지털 통신 표준인 SAE J2716 및 JAN2010를 준수하여 개발되었다.
설정 모드 및 진단 모드에서 E520.42는 출력 핀을 단선 직렬 데이터 인터페이스(single-wire serial data interface)로 전환해 사용할 수 있도록 설계되었다. 덕분에 단 3개의 와이어만으로 외부 시스템과 연결되어 인시스템(In-system) 캘리브레이션 및 EOL(End-of-line) 캘리브레이션을 수행할 수 있고, 특정 센서에 맞춤화된 설정 및 보정 데이터는 탑재된 EEPROM에 안전하게 저장된다.
E520.42는 센서 브리지와 SSP 자체의 상태를 실시간으로 감시하는 고성능 자가 진단(Self-test) 및 모니터링 루틴을 내장하고 있다. 제품에 오류가 발생하면 출력 핀을 통해 즉시 차별화된 고장 상태(failure states)를 외부 시스템에 알리도록 설계되어 있다.
가혹한 차량 환경을 견딜 수 있도록 영하 40도(-40°C)부터 영상 150도(+150°C)까지의 넓은 동작 온도 범위를 보장하며, 차량용 반도체 신뢰성 시험 규격인 AEC-Q100 인증을 획득하였다. 아울러 +40V 과전압 보호(OVP) 및 -28V 역전압 보호(RVP) 회로를 탑재하여 전기적 충격으로부터 시스템을 안전하게 보호한다.
적용 가능한 애플리케이션으로는 저항성 브리지 센서 및 압력, 변형률(strain), 토크, 힘을 계측하는 장치 등이 있다.
유은정 기자 judy6956@etnews.com
