sz007a spec en v0 - future electronics

17
SZ007A Preliminary Specification SENODIA TechnologiesSHCo., Ltd. Page 1 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com Features and Benefits VDD range: 4.75V~5.25V Power consumption: 16mA Size: 10.668mmx10.668mmx2.9mm Operating temp range:40to 85 High resolution and dynamic range Low zero rate output drift Adjustable full scale range ±75º/s ±150º/s ±300 º/s On chip EEPROM trimming Onchip 11 bits ADC Analog and digital output(SPI interface) Applications GPS/DR Navigation Vehicle stability Roll over Intelligent traffic system General Description The SZ007A is an integrated ZAxis angular rate sensor (Gyroscope). A single CLCC package contains a high performance silicon micro machined sensor with signal conditioning circuitry. It provides excellent temperature stability and high resolution over the operating temperature range (40~ 85) It provides onchip temperature sensor, which outputs a voltage proportional to the temperature. It has ±75 º/s , ±150 º/s and ±300 º/s full scale selectable, and the signals of different full scale can be accessed by using different I2C commands conveniently. SZ007A is capable of detecting rates with 3dB bandwidth up to 75Hz. The SZ007A delivers output signal proportional to angular rate perpendicular to the assembly surface. SZ007A includes lowpass filters and EEPROM for onchip factory calibration for the sensor. Factory trimmed scale factors eliminates the need for external active components and enduser calibration. The SZ007A is provided in Ceramic package (CLCC32) and the size is 10.668 mm x 10.668 mm x 2.9mm Order Information Part Number Package Code Option Code Full Scale SZ007ACN C(CLCC32) N ±75 º /s SZ007ACE C(CLCC32) E ±150 º /s SZ007ACR C(CLCC32) R ±300 º /s

Upload: others

Post on 16-Oct-2021

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 1 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

 

Features and Benefits                                                 

VDD range: 4.75V~5.25V 

Power consumption: 16mA 

Size: 10.668mmx10.668mmx2.9mm 

Operating temp range:‐ 40℃ to 85℃ 

High resolution and dynamic range                                             

Low zero rate output drift                                                           

Adjustable full scale range 

±75º/s ±150º/s ±300 º/s   

On chip EEPROM trimming 

On‐chip 11 bits ADC   

Analog and digital output(SPI interface)   

Applications 

GPS/DR Navigation 

Vehicle stability 

Roll over 

Intelligent traffic system 

 

 

 

 

 

 

 

General Description 

The  SZ007A  is  an  integrated  Z‐Axis  angular 

rate  sensor  (Gyroscope).  A  single  CLCC 

package  contains  a  high  performance  silicon 

micro  machined  sensor  with  signal 

conditioning circuitry. 

 

It provides excellent temperature stability and 

high  resolution  over  the  operating 

temperature range (‐40℃ ~ 85℃) 

 It provides on‐chip temperature sensor, which outputs  a  voltage  proportional  to  the temperature.  

It has ±75 º/s , ±150 º/s and ±300 º/s full scale 

selectable,  and  the  signals  of  different  full 

scale  can  be  accessed  by  using  different  I2C 

commands conveniently. SZ007A is capable of 

detecting  rates  with  ‐3dB  bandwidth  up  to 

75Hz.  

The  SZ007A  delivers  output  signal 

proportional to angular rate perpendicular to 

the  assembly  surface.  SZ007A  includes 

low‐pass  filters  and  EEPROM  for  on‐chip 

factory  calibration  for  the  sensor.  Factory 

trimmed scale factors eliminates the need for 

external  active  components  and  end‐user 

calibration. 

 

The  SZ007A  is  provided  in  Ceramic  package 

(CLCC32) and the size  is 10.668 mm x 10.668 

mm x 2.9mm

Order Information 

Part Number  Package Code  Option Code  Full Scale 

SZ007AC‐N  C(CLCC32)  N  ±75 º /s 

SZ007AC‐E  C(CLCC32)  E  ±150 º /s 

SZ007AC‐R  C(CLCC32)  R  ±300 º /s 

 

Page 2: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 2 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

1. Functional Diagram 

Fig. 1. Function block diagram 

 

 

Page 3: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 3 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

2. SZ007A Gyroscope Sensor Specifications 

DC Operating Parameters T=‐40℃ to 85℃, Vdd=4.75V to5.25V (unless otherwise specified) 

All parameters specified are @ Vdd=5.0V and T=25℃ 

 

  Parameter  Test Condition  Min. Typ.  Max.  Unit 

Full Scale Range 

N    ±75    º /s 

E    ±150    º /s 

R    ±300    º /s 

Non‐Linearity  Best fit line    ±0.5    % of FS 

Sensitivity 

/Scale Factor 

N   26.67    mV/ º /s 

  12.8    LSB/ º /s 

E   13.33    mV/ º /s 

  6.4    LSB/ º /s 

R   6.67    mV/ º /s 

  3.2    LSB/ º /s 

Scale Factor Drift  ‐40℃~85℃    ±5    %S0 

Zero Rate Output(ZRO)    2.5    V 

  1008    LSB 

ADC Time        90  115  µS 

Zero Rate 

Temperature Drift ‐40℃~85℃    ±5    %FSOUT 

Zero  Rate  time 

stability  based  on 

(Allan Deviation) 

    17    º /h 

Zero  output  Power 

Variation drift   

 

N    VDD:4.75~5.25V   180  270  mV/V 

  87  130  LSB/V 

E    VDD:4.75~5.25V   100  170  mV/V 

  48  82  LSB/V 

R    VDD:4.75~5.25V   50  90  mV/V 

  42  44  LSB/V 

Bandwidth(‐3dB)  External selectable  6    70  Hz 

Output Noise Density  Within 15Hz bandwidth    0.03    º /s/sqrtHz

Cross‐sensitivity      ±1  2  % FSOUT 

Resonant Frequency      8.2    KHz 

V ref    2.45 2.5  2.55  V 

Page 4: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 4 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

TC of    VREF  ‐40℃~85℃    90    ppm/ K 

Vibration sensitivity  8.4 gPTP,100Hz, …,7000Hz     0.1  º /s/g 

Temperature Sensor  25℃  2.3  2.5  2.7  V 

TC  of  Temperature 

Sensor ‐40℃~85℃    10    mV/ K 

ADC Resolution      11    bit 

Power‐on Time  CFLT=10nF, C3=100nF    150  250  ms 

 

 

3. Electrical Characteristics 

Electrical characteristics @ Vdd=5.0V, T=25℃ unless otherwise noted 

 

Symbol  Parameter  Condition  Min.  Typ.  Max.  Unit

Vdd  Supply voltage    4.75  5  5.25  V 

Idd  Supply current  Vdd=5.0V      16    mA 

 

Symbol  Parameter Pin  Min.  Typ.  Max.  Unit

low level input voltage  VIL  SENB,MOSI  0    30%VDD  V 

high level input voltage  VIH  SENB,MOSI  70%VDD   VDD  V 

low level output voltage VOL  MISO, ERROR, 

IO<8mA 

0    0.4  V 

high level output voltage VOH  MISO, ERROR, 

IO<8mA 

80%VDD   VDD  V 

 

4. Absolute Maximum Ratings 

Stress  above  those  listed as  “Absolute Maximum Ratings” may  cause permanent damage  to  the device. 

Exposure to absolute‐maximum‐rated conditions for extended periods may affect device reliability. 

Parameter  Min Max  Units Comments 

SupplyVoltage.VDD  ‐0.5 7  V  No latch‐up or damage. 

Rise time (10 to 90%): 

tr  ≥0.5µs. 

Supply Voltage, VDD  4.75 5.25  V  Operating within specifications

Output pins (OUTAR, OUTTEMP, all digital 

IO’s),Current limit, shorted to VDD or VSS 

pin 

  25  mA  VDD = 0 to 7V 

guaranteed by characterization

Page 5: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 5 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

Operating Temperature Range, TAMBIENT  ‐40  80  ℃   

Operating Temperature Range, TJUNCTION  ‐40  110  ℃  Output not shorted 

Storage Temperature Range  ‐55  125  ℃   

Package Thermal Resistance    100  ℃/W   

Latch‐up withstand  ‐150 150  mA  CDF ‐ AEC ‐ Q100‐004; 

VDD= 5.75V 

Acceleration shock survival    ±

1500 

g  Shock 0.5ms, 3 axis 

 

 

 

 

5. Pin Description 

Fig. 2. PIN Description 

(Top View) 

Table PIN Description   

Pin No  Pin Name  Pin Function 

1,32  TOPCAP  Please connect to GND 

3  VSS  Digital GND 

4  VDD  Digital Power 

6  SCLK  SPI Serial clock 

7  SENB  SPI Serial Enable 

8  MISO  SPI Data IO port, input as master, output as slave 

9  MOSI  SPI Data IO port ,output as master ,input as slave 

10,28,29  Res_G  Reserve pin ,please connect GND 

11  ERROR  Continue self test Error report   

12  SELFTEST  Self test request   

21  HVIN  Charge pump filter(Need to connect a 10nF with 25V 

SZ007A

Page 6: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 6 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

capacitance) 

22  TEMP  Temperature Sensor analog output 

23  FLT  Filter capacitance pin 

24  ZOUT  Analog Sensor output 

25  VREF  Voltage of sensor reference 

26  VSSA  Analog GND 

27  VDDA  Analog Power Supply 

30  RES_F  Reserve pin , please Open 

2,5,13,14,15,16, 

17,18,19,20,31,

32 

NC  Please connect to GND 

Table 6.1 Pins Description 

 

6. Design Notes 

6.1 Senor Analog output voltage 

Sensor signal is output by the Zout pin , and the relationship between voltage can be calculate:   

Zout = Bias+ Sensitivity × AngularRate 

Bias is the Zero Rate output 

6.2 Communication with the SZ007A through the SPI 

The SZ007A has a serial communication interface compatible with four wires Serial Peripheral 

Interface (SPI). 

serial clock (SCLK); 

master data output, slave data input (MOSI); 

master data input, slave data output (MISO);   

slave select (SENB). 

The SZ007A can work only as a slave device.   

 

Figure 6.1  Data transfer sequence( Full Answer Reading) 

SENB

Page 7: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 7 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

 

Figure 6.2 data transfer sequence (High Byte Answer) 

 

 

Figure 6.3 SPI Data Transfer Timing 

Parameter  Threshold  Unit  Test Condition 

t1  ≥30  ns  SENB active to SCLK Raising Edge Setup time 

t2  ≥80  ns  SCLK High Duration 

t3  ≥80  ns  SCLK Low Duration 

t4  ≥0  ns  SENB Low Duration 

t5  ≥50  ns  SCLK High Duration 

t6  ≥80  ns  Data In Setup time 

t7  ≥50  ns  Data In Hold   

t8  ≤50  ns  Output active 

t9  ≥0  ns  Output Setup time 

t10  ≤40  ns  Output Disable time 

 

 

6.3 ADC Apply Note   

SZ007A  integrate a 11bits AD Converter  , any Temperature and Gyro Rate can be obtain by the 

formula    from ADC code 

SENB

SENB

Page 8: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 8 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

VZOUT (mV) =ADCcode*25/12+400; 

VTEMP(mV)=ADC code*25/16+300; 

 

Description of the bits mentioned in ADC section: 

 

ADEN 

ADC enable bit: 

ADEN=0:ADC at a sleep mode and refused to be read; 

ADEN=1:ADC work normally 

Note: This bit should be set by Command ADCC, and cleared after power up 

BUSY This bit will be set after chip reset and will be cleared after initialization inside chip

If busy = 1 ,then chip send Refuse signal only 

CHAN 

CHAN bit is used to select input Source of ADC 

CHAN = 0:    input Angular rate channel 

CHAN = 1:    Temperature will be converted 

Note: This bit Can be Set by Command ADCC and cleared after power up 

EOC  End of AD-conversion bit. EOC bit indicates an ADC state.

EOC=0 : ADC in progress and can not be restarted.

EOC=1 : AD-conversion has been completed and can be restarted.

As a result, any attempt of the ADC starting will be rejected if EOC has a “0” state. 

 

OPC  Unknown Operation Code. This bit is set when a received operation code was not

recognized. 

X  These bits are reserved or have an undefined state. 

 

6.3.1 ADC Instructions and Answers 

There are three SPI commands that are used to control embedded ADC of the SZ007A: STATR, 

ADCC and ADCR. 

The Refusal Answer 

Every instruction sent to the SZ007A has an answer. If the SZ007A is not able to accept the 

instruction a refusal answer will be transmitted out. This answer has a unique format which is 

shown in the Table 7. The refusal answer is the only one that has a set MSB. The other bits help 

to understand a possible reason for the instruction rejection. 

 

Refuse Answer

Bit15 Bit1 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

1 OPC EOC X X BUSY X X X X X X X X X X

Command of the Status Reading(STATR) 

Instruction

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

Page 9: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 9 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

1 0 0 0 1 0 0 0

Answer

Bit15 Bit1 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

0 X EOC X X X X X X X X X CHAN ADEN X X

Command of the ADC Control (ADCC) 

Instruction

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

1 0 0 1 CHAN ADEN 0 0

Answer

Bit15 Bit1 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

0 X EOC X X X X X X X X X CHAN ADEN X X

Command of the ADC Reading (ADCR) 

Instruction

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

1 0 0 0 0 0 0 0

Answer

Bit15 Bit1 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

0 X EOC X AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 0

AD10:AD0 as the ADC code ,Valid only EOC is set

 

6.3.2 Reading the Digital Angular Rate or Temperature (suggested procedure) 

There is a recommended sequence below to obtain digital data from the ADC. 

Notes: 

‐ The bit with leftmost position should be shifted first. 

‐ Below “x” means any value: “0” or “1”. 

Step 1 (put ADC to the active mode if it wasn’t) 

Use SPI to send ADCC instruction (MOSI):   

And check 15th bit of the answer (MISO):   

If 15th bit is zero, the instruction is accepted. 

Before to go to the Step 2 provide a delay > 115 μs or wait till the EOC bit is set. 

Step 2 (conversion start) 

Use SPI to send ADCC instruction(MOSI):   

And check 15th bit of the answer (MISO):   

If 15th bit is zero, the instruction is accepted. 

CHAN bit specifies the input source of the ADC. 

CHAN=0: The angular rate signal. 

CHAN=1: The temperature sensor signal. 

Page 10: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 10 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

Go to the Step 3. 

• Step 3 (polling and result obtaining) 

 

Use SPI to send ADCR instruction and check 15th and 13th bits of the answer: 

If 15th bit is zero, the instruction is accepted. 

If 13th bit (EOC) is zero, the conversion is still in progress and the result of the 

conversion (bits AD10…AD0) is not valid. As soon as the EOC bit is set the conversion is 

completed and the result is valid. 

Instead of the polling of the EOC bit one can use a simple delay that should be bigger 

than a maximal conversion time (>115 μs, see table 4). 

Go to the Step 2 to do the next conversion or to the Step 4 to put ADC to the sleep mode. 

  Step 4 (put ADC to the sleep mode if it’s necessary) 

Use SPI to send ADCC instruction (MOSI):   

And check 15th bit of the answer (MISO):   

If 15th bit is zero, the instruction is accepted. 

7. Applications Examples 

 

 Figure 7.1 SZ007A with simultaneous analog and digital output

 

The SZ007A can simultaneously output analog and digital signals. The analog output signal can be 

fed to a microcontroller (μC) that contains an analog‐to‐digital    converter. A multiplexer can be 

used to select between the temperature and the angular rate signals. The SZ007A generates an 

internal reference voltage used for supplying the ADC, thereby maintaining accuracy regardless of 

the supply voltage of the μC. Whilst supplying the analog output signal, the SZ007A can 

simultaneously send a digital output signal to the μC through the SPI. 

SZ007A

Page 11: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 11 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

1. The bandwidth of the SZ007A can be selected by connecting an appropriate capacitor inthe 

FLT pin. CFLT implements a first order low pass filter cascaded with an internal 4‐th order SC 

filter. The –3dB bandwidth set by CFLT is: fOUT =0.16 / (ROUT*CFLT), with ROUT = 200k_ 

(typ). It is recommended to use CFLT even if the cut‐off frequency is not specified to reduce 

switching spikes at the output. 

2. It is recommended to use X5R or X7R type capacitors. Min. voltage for C3 should be 25V or 

more, and 10V or more for the other capacitors. Recommended values of decoupling 

capacitors C1 and C2 are 1.0μF and 0.1μF for C3. These capacitors should be placed as close 

as possible to their respective pins. 

3. HVIN is a high impedance node. Be sure that an equivalent leakage resistance at this node 

 

Figure 7-2. SZ007A with analog output only

If only an analog output signal is required, the SZ007A doesn’t need to communicate through the 

SPI pins. All other pins continue to be used as described above. 

 Figure 7-3. SZ007A with digital output only

If only a digital output signal is required the SZ007A uses the SPI to send the temperature and 

SZ007A

SZ007A

Page 12: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 12 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

the angular rate in a digital format. The operation mode only through the SPI allows a reduction 

of cost and complexity in the interfacing to system microcontroller or microprocessor. All the pins 

in the above schematics continue to be used as described above.    In order to adapt the SZ007A 

for a 3.3V Microcontroller one can use the below schematic: 

 

 Figure 7-4. Possible interfacing with 3.3V μC

SZ007A

Page 13: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 13 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

8.0 Package information

8.1 Package dimensions 

 Figure 8‐1. SZ007A Package dimensions        unit:  mm (inch) 

Page 14: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 14 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

 Figure 8‐2. SZ007A Bottom Dimensions                Figure 8‐3.    Land Pattern(TOP View) 

 

 

8.2 Marking Label 

  

Page 15: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 15 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

 

9. Solder Reflow Curve 

Solder Reflow curve follows IPC/JEDEC J‐STD‐020C Pb‐free standards. 

Page 16: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 16 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

 Figure 9.1 Solder Reflow curve 

 

 

 

 

10. Environment Compliant 

SZ007A    pass SGS certification,compliant with RoHS standards. 

 

Page 17: SZ007A Spec En V0 - Future Electronics

SZ007A Preliminary Specification

SENODIA Technologies(SH) Co., Ltd. Page 17 of 17 Rev 0.2 www.senodia.com

11. Revision History 

 

Date  Revision  Changes 

2012‐2‐24  0  Preliminary issue. 

2012‐6‐8  0.1  Revised Version for digital command information 

2012‐6‐28  0.2  Add order information and Laser label 

 

12. Disclaimer 

 

Information  furnished by  SENODIA  is believed  to be  accurate  and  reliable. However,  SENODIA 

reserve  the  right  to make  changes, modifications or  corrections  to  this document  and  related 

products at any time, without notice.   

   

No license and intellectual property right is granted under this document. We reserve all rights of 

disposal such copying or passing on to third parties. No responsibility is assumed by SENODIA for 

any infringements of patents or other rights of third parties which may result from its use.