NS突破性改革傳感器系統(tǒng)設(shè)計方案

美國國家半導(dǎo)體精密信號路徑產(chǎn)品部副總裁James Ashe先生說：從挑選傳感器、搜尋和分析元器件，之后評估系統(tǒng)性能、布局線路和裝配電路板以及核實設(shè)計、建模等工序，一般情況下，傳感器系統(tǒng)的開發(fā)時間要長達數(shù)月。美美國國家半導(dǎo)體公司（NS）推出了可配置的傳感器模擬前端電路可簡化設(shè)計流程，可使系統(tǒng)設(shè)計工程師在極短的時間內(nèi)即可完成高集成度傳感器系統(tǒng)設(shè)計，大大縮短產(chǎn)品上市時間。

　　NS精密信號路徑產(chǎn)品部副總裁James Ashe表示，以往設(shè)計一個傳感器系統(tǒng)，需要幾周甚至幾個月的時間，而采用美國國家半導(dǎo)體的新產(chǎn)品和設(shè)計工具，設(shè)計時間則可縮短至幾分鐘。

　　器件特點

　　NS推出的這兩款可配置的傳感器模擬前端（AFE）IC的型號為LMP90100和LMP91000,兩款產(chǎn)品都采用了NS的獨創(chuàng)技術(shù)，并獲得多款全新設(shè)計工具的支持，系統(tǒng)設(shè)計工程師只要采用這兩款可配置的傳感器模擬前端電路，即可利用該公司W(wǎng)EBENCH傳感器模擬前端電路設(shè)計工具（WEBENCH Sensor AFE Designer）完成傳感器信號路徑設(shè)計。換言之，工程師可以利用這套設(shè)計工具挑選傳感器，進行設(shè)計，配置解決方案并將配置參數(shù)下載至傳感器模擬前端電路。目前一個典型的傳感器應(yīng)用需要數(shù)塊電路板及多達25顆元器件，而采用NS的方案，則只需一顆芯片即可，設(shè)計時間則可縮短至幾分鐘。

　　James Ashe說，這兩款芯片各有特點，適用于各種不同的傳感器系統(tǒng)及應(yīng)用領(lǐng)域，這些特點包括可編程的電流源、自選參考電壓、診斷功能、偏移/增益校準、以及可調(diào)整的采樣率?？膳渲霉δ苣軆?yōu)化設(shè)計以確保符合特定終端應(yīng)用的要求。

　應(yīng)用案例

　　圖1是壓力傳感器及熱電阻溫度傳感器的應(yīng)用案例。James Ashe一再表示，NS的設(shè)計理念就是“簡易設(shè)計”，幫助客戶縮短研發(fā)時間，加速產(chǎn)品的上市。今后NS還要推出面向各個細分市場的創(chuàng)新型、低能耗以及高效率產(chǎn)品和解決方案。

圖1，LMP90100應(yīng)用案例框圖（壓力傳感器及熱電阻溫度傳感器）

　　NS WEBENCH傳感器模擬前端電路設(shè)計工具兼容多種技術(shù)規(guī)格，可以支持數(shù)百款溫度、壓力及化學傳感器，例如，RTD(熱電阻溫度傳感器）、熱耦傳感器、壓力傳感器、稱重傳感器和氣體傳感器等。并為傳感器信號路徑配置有關(guān)參數(shù)，傳感器驅(qū)動電流、參考電壓、增益、采樣率、警告?？梢约涌旖Ｔu估，即評估電路性能和設(shè)置診斷參數(shù)(開路、短路、信號電平) 、儲存配置數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)設(shè)計工程師現(xiàn)可通過硬件接口使用離線版設(shè)計工具進行設(shè)計和測試，從而縮短設(shè)計時間，加快建模評估。工程師還可利用離線測試系統(tǒng)將設(shè)計的配置參數(shù)下載到傳感器模擬前端電路，將傳感器置入系統(tǒng)后，即可進行仿真測試。其數(shù)據(jù)庫涵蓋了 Omega Engineering.、Honeywell Sensing Control、Tempco Electric Heater及All Sensors 等公司的眾多傳感器產(chǎn)品。

　　在開發(fā)系統(tǒng)中，通過置入傳感器，載入配置數(shù)據(jù)，評估信號路徑性能和優(yōu)化設(shè)計，即可完成整個傳感器系統(tǒng)的設(shè)計。

　　技術(shù)規(guī)格

　　James Ashe稱，LMP90100芯片是業(yè)界首款可真正連續(xù)校準背景信號并做出診斷的24位、多通道、低功耗傳感器模擬前端電路，適用于高性能收發(fā)器及變頻器系統(tǒng)。NS專利的背景信號校準技術(shù)可以有效消除隨著時間及溫度變化而出現(xiàn)的漂移，并在不干擾被側(cè)信號的基礎(chǔ)上，確定偏移及增益誤差。

　　LMP90100芯片是業(yè)界首款可真正連續(xù)校準背景信號并做出診斷的24位、多通道、低功耗傳感器模擬前端電路，適用于高性能收發(fā)器及變頻器系統(tǒng)。美國國家半導(dǎo)體專利的背景信號校準技術(shù)可以有效消除隨著時間及溫度變化而出現(xiàn)的漂移，并在不干擾被側(cè)信號的基礎(chǔ)上，確定偏移及增益誤差。美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)市場經(jīng)理林偉山先生在介紹該產(chǎn)品時表示：LMP90100除了內(nèi)置24位的 Sigma-delta ADC外，還采用靈活的輸入（復(fù)用器與分離器）配置，因此可以支持任意比例的差分或單端輸入。每個傳感器的信號增益（包括1、2、4、8、16、32、64和128）、采樣率及診斷參數(shù)均可編程，該芯片還提供兩個匹配的驅(qū)動電流實現(xiàn)傳感器的驅(qū)動。LMP90100芯片的平均耗電低于平均值0.7mA,在 -40 ?C至 +125 ?C的溫度范圍內(nèi)可確保正常工作，上述特性令這款芯片理想用于溫度收發(fā)器或 4mA 至 20mA系統(tǒng)。