數(shù)字測量芯片PS081在太陽能衡器和高精度數(shù)字傳感器中的應用

　　前言

　　數(shù)字測量芯片PS081的一個應用方向為太陽能衡器。與傳統(tǒng)的電子衡器相比，采用acam公司的數(shù)字測量芯片PS081的太陽能衡器方案有著許多的競爭優(yōu)勢。由于傳統(tǒng)的電子衡器的競爭點僅僅在于價格，導致中國的衡器廠商為價格戰(zhàn)而拼盡了利潤，很多廠商賠本賺吆喝，僅僅是為了維持生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)。而采用PS081的太陽能衡器方案將給客戶帶來不同的競爭優(yōu)勢——創(chuàng)新的產(chǎn)品理念、環(huán)保的產(chǎn)品內(nèi)涵和極具競爭力的價格。在節(jié)能環(huán)保理念越來越深入人心的今天，誰的產(chǎn)品更節(jié)能環(huán)保，誰就占據(jù)了這個市場的主流。因此，PS081在太陽能衡器上的方案絕對是中國衡器廠商的最優(yōu)選擇，也是中國衡器廠商的新希望。

　　數(shù)字測量芯片PS081的另一個應用方向為高精度、高性能數(shù)字傳感器。相對于生產(chǎn)技術(shù)成熟，應用廣泛的模擬傳感器來說，數(shù)字傳感器目前還僅僅處于技術(shù)發(fā)展階段。雖然目前數(shù)字傳感器已經(jīng)可以應用標準的生產(chǎn)流程來生產(chǎn)，然而在同等的生產(chǎn)流程下，數(shù)字傳感器和模擬傳感器相比較，并沒有多大的優(yōu)勢。而采用數(shù)字測量芯片PS081的數(shù)字傳感器方案，卻能為數(shù)字傳感器帶來一個新的方向。通過全新的測量技術(shù)，來改進現(xiàn)有的生產(chǎn)流程，帶來意想不到的效費比，使得無論在商業(yè)角度還是技術(shù)角度都將為數(shù)字傳感器的應用打開一個新的篇章。

　　1、 PS081—單芯片數(shù)字測量芯片

　　如圖1所示，PS081是一款絕對完全的單芯片方案，芯片本身帶有acam公司專利的 24位內(nèi)部集成MCU單片機，2k x 8-位的 EEprom 可擦除編程內(nèi)部存儲器，3 k的 ROM 并帶有強大的軟件如 48 位乘法和除法或者2進制到7段碼轉(zhuǎn)換等。還集成了LCD驅(qū)動，用于電池低壓檢測的嵌入帶隙基準電壓，帶有廉價的碳阻的溫度測量端口，看門狗定時器，串行 SPI 接口等等。那么外部僅需要非常少的外部原件就可以設計出高性能高精度，低功耗的衡器。

　　2、高精度時間測量原理

　　2.1 TDC—時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器：

　　PS081芯片采用來自于德國acam公司創(chuàng)新的PICOSTRAIN測量原理，而其與其他數(shù)模芯片(A/D)最大的不同是，其內(nèi)部測量是通過純數(shù)字化的TDC(時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器)測量單元為核心來實現(xiàn)的。其測量原理如下：

　　TDC核心測量單元的內(nèi)部是利用信號通過邏輯門的絕對時間延遲來精確量化時間間隔的。也就是說它計算了在一定的時間間隔內(nèi)有多少個反向器被通過，在被測時間間隔內(nèi)信號通過了多少個反向器。上圖說明了這種 TDC的操作原理，非常智慧的電路設計， 擔保器件和在芯片上的特殊的布線方法，使精確而相等的邏輯門時間延遲成為了現(xiàn)實。測量結(jié)果的精度非常嚴格的依賴于芯片內(nèi)部的基礎(chǔ)邏輯門的延遲時間。 測量精度從10皮秒到 100皮秒可以通過簡單的測量內(nèi)核以及現(xiàn)代化的CMOS技術(shù)輕松達到。