KR101882703B1 - 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 emi를 저감시키기 위한 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 - Google Patents

고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 emi를 저감시키기 위한 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 Download PDF

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Abstract

고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법은, 센서로부터 수신한 아날로그 신호를 변환한 디지털 신호를 읽어오는(read) 단계; 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계; 상기 변조되는 시간 지연을 적용하여 디지털 신호 처리 알고리즘의 수행을 시작하는 단계; 및 상기 디지털 신호의 쓰기(write)를 통해 타 장치로 전송하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 소프트웨어적으로 변조되는 시간 지연을 통해 EMI 스펙트럼을 분산시켜 EMI 레벨(level)을 낮출 수 있다.

Description

고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치{EMI REDUCTION METHOD IN PERIODIC OPERATION SYSTEM USING A FIXED SAMPLING FREQUENCY, RECORDING MEDIUM AND DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매 주기마다 변조되는 시간 지연을 소프트웨어적으로 추가하여 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치에 관한 것이다.
고 신뢰성을 요구하는 차량용, 의료용 반도체의 경우 EMI Level에 대한 제약이 있다. 이러한 EMI를 낮추기 위해서 쓰는 대표적인 방법이 SSCG를 적용하는 것이다. 하지만, 이러한 시스템 동작은 주로 센서의 신호를 읽어 와서 디지털 신호처리를 하는 것인데 고정된 샘플링 주파수에 맞게 동작을 해야 하기 때문에 SSCG 적용이 쉽지 않을뿐더러, 샘플링 주파수에 따른 전류 소모 주기를 갖기 때문에 해당 주파수의 EMI가 발생한다.
종래의 기술은 샘플링 주파수를 정해진 패턴으로 변조하되(Spread Spectrum Sampling), 샘플링된 신호를 복잡한 알고리즘을 통하여 변조된 샘플링 주파수의 신호로 보정한다.
신호를 보정하기 위해서는 복잡한 연산(예를 들어, 나눗셈)을 필요로 한다. 또한, 미리 정해진 패턴으로 클락(Clock)을 변조하는 추가적인 하드웨어(SSCG)가 필요하다. 나아가, 클락(Clock)을 변조하는 방법에 있어 하드웨어 구현이기 때문에 샘플링 주기에 따라 변조되는 량에 대한 가변이 필요할 때 이에 대한 유연성이 떨어지는 단점이 있다.
도 1은 종래 일반적인 센서 시스템의 블록도이다. 센서의 아날로그(Analog) 신호는 ADC를 통해 디지털 신호로 변환되며, MCU에서 디지털 신호처리 알고리즘이 구동된다. 응용분야에 따라 신호 처리된 디지털 신호는 액츄에이터(Actuator)나 다른 칩(Chip)으로 전송된다.
이때, 읽기 및 쓰기(Read & Write)의 주기성이 매우 중요하기 때문에, PLL 출력인 고정된 주파수의 클락(Clock)을 기준으로 타이머(Timer) 회로에서 주기적인 인터룹트(Interrupt)를 발생시킨다. MCU는 인터룹트를 기준으로 Read, DSP, Write를 순차적으로 수행한다.
이때, 인터룹트 발생에 따라 주기적으로 전체 시스템이 전류를 소모하기 때문에 해당 주기에 따른 EMI 노이즈가 발생하는 문제점이 있다.
KR 2011-0076262 A KR 0399799 B1
M. Coenen and A. van Roermund: "Discrete spread-spectrum sampling (DSSS) to reduce RF emission and beat frequency issues," IEEE Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility 2010, pp.342
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법은, 센서로부터 수신한 아날로그 신호를 변환한 디지털 신호를 읽어오는(read) 단계; 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계; 상기 변조되는 시간 지연을 적용하여 디지털 신호 처리 알고리즘의 수행을 시작하는 단계; 및 상기 디지털 신호의 쓰기(write)를 통해 타 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계는, 매 주기마다 메모리에 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)로부터 시간 지연(delay)을 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 순서대로 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 무작위(random)로 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계는, 매 주기마다 연산하여 시간 지연을 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계는, 톱니파 변조, 삼각 변조, 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조, 시그마 델타(Sigma delta) 변조, 랜덤(random)한 변수 생성 중 적어도 하나의 변조 방식을 적용할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치는, 센서로부터 수신한 아날로그 신호를 변환한 디지털 신호를 읽어오는(read) 읽기부; 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 시간 지연 발생부; 상기 변조되는 시간 지연을 적용하여 디지털 신호 처리 알고리즘의 수행을 시작하는 알고리즘 수행부; 및 상기 디지털 신호의 쓰기(write)를 통해 타 장치로 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 시간 지연 발생부는, 매 주기마다 메모리에 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)로부터 시간 지연(delay)을 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 순서대로 선택하거나 또는 무작위로 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 시간 지연 발생부는, 매 주기마다 연산하여 시간 지연을 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 시간 지연 발생부는, 톱니파 변조, 삼각 변조, 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조, 시그마 델타(Sigma delta) 변조, 랜덤한 변수 생성 중 적어도 하나의 변조 방식을 적용할 수 있다.
이와 같은 EMI를 저감시키기 위한 방법에 따르면, EMI 레벨(level)의 제한이 있는 분야에서 사용되는 주기적으로 샘플링을 하는 센서 시스템에 있어서, 마이컴 내에서 연산 시점을 소프트웨어적으로 변조되는 시간 지연을 통해 EMI 스펙트럼을 분산시켜 EMI 레벨(level)을 크게 낮출 수 있다. 또한, 복잡한 알고리즘이나 추가적인 하드웨어가 필요하지 않으며, 이에 따라 시스템의 비용을 낮출 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 센서 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 매 주기 변조되는 시간 지연 알고리즘의 예시이다.
도 5는 도 4의 알고리즘에 따른 매 주기 Td_step1 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 4의 알고리즘에 따른 매 주기 Td_var 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 4의 알고리즘에 따른 주파수 변조를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 4를 실제 구현하여 적용했을 경우와 미적용 했을 경우의 EMI 레벨(level) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 메모리를 이용하여 매 주기 시간 지연을 변조한 예시이다.
도 10은 도 9의 메모리에 저장된 시간 지연값의 일례이다.
도 11은 도 9의 메모리에 저장된 시간 지연값의 일례이다.
도 12는 도 9를 실제 구현하여 적용했을 경우와 미적용 했을 경우의 EMI 레벨(level) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치의 블록도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법의 흐름도이다. 도 3은 도 2의 타이밍도이다.
본 발명에 따른 EMI를 저감시키기 위한 방법은, 주기적으로 동작하는 시스템에서 마이컴 내의 소프트웨어에서 ADC로 신호를 읽어온 뒤 디지털 신호처리를 진행하기 전까지의 시간을 매번 소프트웨어 지연(delay)을 통하여 변조시킴으로써, 특정 주파수에서의 EMI 발생을 분산시켜 EMI를 저감시킨다.
예를 들어, EMI를 저감시키기 위한 방법은 스마트 카의 MCU(micro controller unit)에서 수행될 수 있고, 이 외에 차량, 의료, 모바일 등에서 수행될 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 EMI를 저감시키기 위한 방법은, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 소프트웨어(애플리케이션)에 의해 실행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법은, 유휴 상태(단계 S11)에서, 인터룹트가 있는 경우(단계 S12), 센서로부터 수신한 아날로그 신호를 변환한 디지털 신호를 읽어온다(read)(단계 S13).
상기 센서로부터 수신한 아날로그 신호는 음성 신호, 영상 신호, 터치 신호, 감지 신호, 가속도 신호, 광 신호 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 모든 센서로부터 수신되는 신호를 포함할 수 있다.
디지털 신호를 읽어온 후(단계 S13), 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시킨다(단계 S14).
즉, 마이컴이 ADC의 데이터를 읽어오고 디지털 신호처리 알고리즘을 연산하기 시작하는 시간 사이에, 매 주기마다 변조되는 시간 지연을 소프트웨어적으로 추가한다.
따라서, 샘플링 주파수는 고정이지만 디지털 신호 처리 알고리즘 연산을 위해 공급되는 전류의 시점은 매 주기 변조되는 시간 지연만큼 변화하게 된다(도 3 참조). 이로 인해 전류의 변화에 의한 EMI 주파수 또한 매 주기 변조되어, EMI 스펙트럼은 여러 주파수로 확산된 형태를 갖는다.
이때, 매 주기 변조되는 시간 지연은, 소프트웨어 알고리즘으로 매번 연산을 하여 얻어내는 방법도 있고, 메모리에 미리 설정된 변조 프로파일(modulation profile)을 저장해 놓고 불러오는 방법도 있다.
일 실시예에서, 매 주기마다 메모리에 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)로부터 시간 지연(delay)을 선택할 수 있다. 상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 순서대로 선택하거나 무작위로 선택할 수도 있다.
상기 메모리에 저장된 프로파일은 톱니파 변조, 삼각 변조, 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조, 시그마 델타(Sigma delta) 변조 등을 적용할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다양한 변조 방식을 적용할 수 있다.
다른 실시예에서, 매 주기마다 연산하여 시간 지연을 계산하여 변조되는 시간 지연을 선택할 수도 있다. 이 경우, 각 주기마다 다른 변조 연산 함수를 적용할 수 있다.
상기 변조되는 시간 지연을 적용하여 디지털 신호 처리 알고리즘의 수행을 시작하여, 디지털 신호를 처리한다(단계 S15). 이후, 유휴 상태에서(단계 S16), 인터룹트가 발생하는 경우(단계 S17), 상기 디지털 신호의 쓰기(write)를 통해 액츄에이터(Actuator)나 다른 칩(Chip) 등의 타 장치로 처리된 신호를 전송한다(단계 S18).
이에 따라, 디지털 신호 처리 알고리즘 연산을 위해 공급되는 전류의 시점이 매 주기 변조되는 시간 지연만큼 변화하게 되고, 이로 인해 전류의 변화에 의한 EMI 주파수도 매 주기 변조된다. 따라서, EMI 스펙트럼이 분산되어 EMI를 감소시킬 수 있다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 주 디지털 신호처리 알고리즘에 앞서 톱니파로 변조되는 시간 지연 알고리즘을 추가한 예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 매 주기 변조되는 시간 지연 알고리즘의 예시이고, 도 5는 도 4의 알고리즘에 따른 매 주기 Td_step1 변화를 나타내는 그래프이다.
여기서, 도 5의 톱니파 프로파일을 적용하므로, 매 주기 다른 시간 지연을 갖게 된다. 도 4는 이를 알고리즘으로 표현한 것이다.
도 6은 도 4의 알고리즘에 따른 매 주기 Td_var 변화를 나타내었고, 도 7은 도 4의 알고리즘에 따른 주파수 변조를 나타내었다. 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이 매 주기 주파수가 변조되는 효과를 가져온다.
도 8은 도 4를 실제 구현하여 적용했을 경우와 미적용 했을 경우의 EMI 레벨(level) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 시제품에서 본 발명에서 제안한 EMI 저감 방법을 적용한 경우와 미적용한 경우를 비교하여, EMI 레벨이 약 -6dB가 감소되는 것을 확인할 수 있다. 이때 저감되는 수치는 알고리즘의 각 파라미터에 의존적이다. 따라서, 알고리즘의 파라미터를 조절하여 EMI 감소를 제어할 수 있다.
아래의 표 1은 시간 지연 변조 알고리즘의 조건(modulation depth)에 따른 EMI 저감 효과를 나타낸다. 필요한 EMI 레벨(level)이나 남은 시간 여유에 따라 다양한 시간 지연 변조 알고리즘의 조건(modulation depth)을 선택할 수 있고, 소프트웨어 방식이기 때문에 유연하게 대응할 수 있다.
Maximum(50k~1MHz) Reduction Power Maximum(150k~1MHz) Reduction Power Unit
Default -67.22 -70.94 dBm
Modulation Depth(%)
1.2 -72.78 5.56 -77.99 7.05 dBm
2 -73.39 6.17 -78.28 7.34 dBm
3 -73.36 6.14 -80.27 9.33 dBm
4.2 -73.71 6.49 -79.78 8.84 dBm
도 9 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예로서, 메모리 기반의 삼각 변조되는 시간 지연을 사용하였다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 메모리를 이용하여 매 주기 시간 지연을 변조한 예시이고, 도 10 및 도 11은 각각 도 9의 메모리에 저장된 시간 지연값의 예들이다.
도 9를 참조하면, 제1 주기에 1의 시간 지연값, 제2 주기에 3의 시간 지연값, 제3 주기에 6의 시간 지연값을 갖는다. 이와 같이 각 주기 별로 순차적으로 시간 지연을 선택하고, 이는 도 10 및 도 11과 같이 메모리에 저장된 시간 지연값을 사용할 수 있다.
도 12는 도 9를 실제 구현하여 적용했을 경우와 미적용 했을 경우의 EMI 레벨(level) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12를 참조하면, 시제품에서 본 발명에서 제안한 EMI 저감 방법을 적용한 경우와 미적용한 경우를 비교하여 Cispr25 규격에서 제한 받는 150kHz 이후 대역에서 약 -4dB가 감소되는 것을 확인할 수 있다. 이때 저감되는 수치는 알고리즘의 각 파라미터에 의존적이다. 따라서, 알고리즘의 파라미터를 조절하여 EMI 감소를 제어할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조를 사용하여 지연 시간을 변조 하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 톱니파 변조, 삼각 변조, 시그마 델타(Sigma delta) 변조, 랜덤한 변수 생성 방법 등 다양한 방법들을 적용할 수 있다.
본 발명은 EMI 레벨(level)의 제한이 있는 분야에서 사용되는 주기적으로 샘플링을 하는 센서 시스템에 있어서, 추가적인 하드웨어 없이(즉, 저비용) 마이컴 내에서 전류가 소모하는 알고리즘의 연산이 시작하는 시간에 대해 소프트웨어적으로 시간 지연을 줌으로써 EMI 레벨(level)을 낮출 수 있다.
이와 같은, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 14는 본 발명에 따른 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치의 블록도이다.
본 발명은 주기적으로 동작하는 시스템에서 마이컴 내의 소프트웨어에서 ADC로 신호를 읽어온 뒤 디지털 신호처리를 진행하기 전까지의 시간을 매번 변조되는 소프트웨어 지연(delay)를 통하여 변조시킴으로써, 특정 주파수에서의 EMI 발생을 분산시켜 EMI를 저감시킨다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 EMI를 저감시키기 위한 장치(10, 이하 장치)는 읽기부(110), 시간 지연 발생부(130), 알고리즘 수행부(150) 및 전송부(170)를 포함한다.
본 발명의 상기 장치(10)는 EMI를 저감시키기 위한 방법을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 읽기부(110), 상기 시간 지연 발생부(130), 상기 알고리즘 수행부(150) 및 상기 전송부(170)의 구성은 상기 장치(10)에서 실행되는 상기 EMI를 저감시키기 위한 방법을 수행하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.
상기 장치(10)는 별도의 단말이거나 또는 단말의 일부 모듈일 수 있다. 또한, 상기 읽기부(110), 상기 시간 지연 발생부(130), 상기 알고리즘 수행부(150) 및 상기 전송부(170)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.
상기 장치(10)는 이동성을 갖거나 고정될 수 있다. 상기 장치(10)는, 서버(server) 또는 엔진(engine) 형태일 수 있으며, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
예를 들어, 상기 장치(10)는 스마트 카의 MCU(micro controller unit)이거나 그 일부 모듈일 수 있고, 이 외에 차량, 의료, 모바일 등에 장착되거나 임베디드 된 모듈일 수 있다.
상기 장치(10)는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.
상기 읽기부(110)는 센서로부터 수신한 아날로그 신호를 변환한 디지털 신호를 읽어온다(read). 상기 센서로부터 수신한 아날로그 신호는 음성 신호, 영상 신호, 터치 신호, 감지 신호, 가속도 신호, 광 신호 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 모든 센서로부터 수신되는 신호를 포함할 수 있다.
상기 시간 지연 발생부(130)는 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시킨다. 즉, 마이컴이 ADC의 데이터를 읽어오고 디지털 신호처리 알고리즘을 연산하기 시작하는 시간 사이에, 매 주기마다 변조되는 시간 지연을 소프트웨어적으로 추가한다.
따라서, 샘플링 주파수는 고정이지만 디지털 신호 처리 알고리즘 연산을 위해 공급되는 전류의 시점은 매 주기 변조되는 시간 지연만큼 변화하게 된다(도 3 참조). 이로 인해 전류의 변화에 의한 EMI 주파수 또한 매 주기 변조되어, EMI 스펙트럼은 여러 주파수로 확산된 형태를 갖는다.
이때, 매 주기 변조되는 시간 지연은, 소프트웨어 알고리즘으로 매번 연산을 하여 얻어내는 방법도 있고, 메모리에 미리 설정된 변조 프로파일(modulation profile)을 저장해 놓고 불러오는 방법도 있다.
일 실시예에서, 상기 시간 지연 발생부(130)는 매 주기마다 메모리에 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)로부터 시간 지연(delay)을 선택할 수 있다. 상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 순서대로 선택하거나 무작위로 선택할 수도 있다.
상기 메모리에 저장된 프로파일은 톱니파 변조, 삼각 변조, 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조, 시그마 델타(Sigma delta) 변조 등을 적용할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다양한 변조 방식을 적용할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 시간 지연 발생부(130)는 매 주기마다 연산하여 시간 지연을 계산하여 변조되는 시간 지연을 선택할 수도 있다. 이 경우, 각 주기마다 다른 변조 연산 함수를 적용할 수 있다.
상기 알고리즘 수행부(150)는 상기 변조되는 시간 지연을 적용하여 디지털 신호 처리 알고리즘의 수행을 시작한다. 이에 따라 디지털 신호의 처리를 시작하고, 수행한다.
상기 전송부(170)는 유휴 상태에서 인터룹트가 발생하는 경우, 상기 디지털 신호의 쓰기(write)를 통해 액츄에이터(Actuator)나 다른 칩(Chip) 등의 타 장치로 처리된 신호를 전송한다.
이에 따라, 디지털 신호 처리 알고리즘 연산을 위해 공급되는 전류의 시점이 매 주기 변조되는 시간 지연만큼 변화하게 되고, 이로 인해 전류의 변화에 의한 EMI 주파수도 매 주기 변조된다. 따라서, EMI 스펙트럼이 분산되어 EMI를 감소시킬 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 MCU에서 소프트웨어적인 방법으로 SSCG를 적용하여 샘플링 주기에 의해 발생하는 EMI를 저감 시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 하드웨어 적인 추가 비용 없이, 소프트웨어 수정만으로 구현이 가능하며 구현 자체도 매우 용이하다. 이는, 차량용 시스템 ECU 혹은 별도의 센서 시스템, 의료용 시스템, 모바일 센서 시스템 등 제품 판매 시 EMI 레벨(level)에 대한 규정이 있는 분야에 다양하게 적용될 수 있을 것으로 예상된다.
10: EMI를 저감시키기 위한 장치
110: 읽기부
130: 시간 지연 발생부
150: 알고리즘 수행부
170: 전송부

Claims (12)

  1. 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법에 있어서,
    센서로부터 수신한 아날로그 신호를 변환한 디지털 신호를 읽어오는(read) 단계;
    상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계;
    상기 변조되는 시간 지연을 적용하여 디지털 신호 처리 알고리즘의 수행을 시작하는 단계; 및
    상기 디지털 신호의 쓰기(write)를 통해 타 장치로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계는,
    매 주기마다 메모리에 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)로부터 시간 지연(delay)을 선택하는 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 순서대로 선택하는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 무작위로 선택하는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계는,
    매 주기마다 연산하여 시간 지연을 계산하는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 단계는,
    톱니파 변조, 삼각 변조, 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조, 시그마 델타(Sigma delta) 변조, 랜덤 변수 생성 중 적어도 하나의 변조 방식을 적용하는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법.
  7. 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  8. 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치에 있어서,
    센서로부터 수신한 아날로그 신호를 변환한 디지털 신호를 읽어오는(read) 읽기부;
    상기 고정된 샘플링 주파수의 매 주기마다 변조되는 시간 지연(delay)을 소프트웨어적으로 발생시키는 시간 지연 발생부;
    상기 변조되는 시간 지연을 적용하여 디지털 신호 처리 알고리즘의 수행을 시작하는 알고리즘 수행부; 및
    상기 디지털 신호의 쓰기(write)를 통해 타 장치로 전송하는 전송부를 포함하되,
    상기 시간 지연 발생부는,
    매 주기마다 메모리에 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)로부터 시간 지연(delay)을 선택하는 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 미리 저장된 변조 프로파일(modulation profile)을 순서대로 선택하거나 또는 무작위로 선택하는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 시간 지연 발생부는,
    매 주기마다 변조 연산하여 시간 지연을 계산하는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 시간 지연 발생부는,
    톱니파 변조, 삼각 변조, 허쉬-키스(Hershey-Kiss) 변조, 시그마 델타(Sigma delta) 변조, 랜덤 변수 생성 중 적어도 하나의 변조 방식을 적용하는, 고정된 샘플링 주파수에 의해 주기적으로 동작하는 시스템에서 EMI를 저감시키기 위한 장치.
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