NS突破性改革傳感器系統設計方案

美國國家半導體精密信號路徑產(chǎn)品部副總裁James Ashe先生說(shuō)：從挑選傳感器、搜尋和分析元器件，之后評估系統性能、布局線(xiàn)路和裝配電路板以及核實(shí)設計、建模等工序，一般情況下，傳感器系統的開(kāi)發(fā)時(shí)間要長(cháng)達數月。美美國國家半導體公司（NS）推出了可配置的傳感器模擬前端電路可簡(jiǎn)化設計流程，可使系統設計工程師在極短的時(shí)間內即可完成高集成度傳感器系統設計，大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

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

　　器件特點(diǎn)

　　NS推出的這兩款可配置的傳感器模擬前端（AFE）IC的型號為L(cháng)MP90100和LMP91000,兩款產(chǎn)品都采用了NS的獨創(chuàng )技術(shù)，并獲得多款全新設計工具的支持，系統設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計工具（WEBENCH Sensor AFE Designer）完成傳感器信號路徑設計。換言之，工程師可以利用這套設計工具挑選傳感器，進(jìn)行設計，配置解決方案并將配置參數下載至傳感器模擬前端電路。目前一個(gè)典型的傳感器應用需要數塊電路板及多達25顆元器件，而采用NS的方案，則只需一顆芯片即可，設計時(shí)間則可縮短至幾分鐘。

　　James Ashe說(shuō)，這兩款芯片各有特點(diǎn)，適用于各種不同的傳感器系統及應用領(lǐng)域，這些特點(diǎn)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、以及可調整的采樣率?？膳渲霉δ苣軆?yōu)化設計以確保符合特定終端應用的要求。

　應用案例

　　圖1是壓力傳感器及熱電阻溫度傳感器的應用案例。James Ashe一再表示，NS的設計理念就是“簡(jiǎn)易設計”，幫助客戶(hù)縮短研發(fā)時(shí)間，加速產(chǎn)品的上市。今后NS還要推出面向各個(gè)細分市場(chǎng)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計工具兼容多種技術(shù)規格，可以支持數百款溫度、壓力及化學(xué)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(chēng)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，傳感器驅動(dòng)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置診斷參數(開(kāi)路、短路、信號電平) 、儲存配置數據等。系統設計工程師現可通過(guò)硬件接口使用離線(xiàn)版設計工具進(jìn)行設計和測試，從而縮短設計時(shí)間，加快建模評估。工程師還可利用離線(xiàn)測試系統將設計的配置參數下載到傳感器模擬前端電路，將傳感器置入系統后，即可進(jìn)行仿真測試。其數據庫涵蓋了 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(kāi)發(fā)系統中，通過(guò)置入傳感器，載入配置數據，評估信號路徑性能和優(yōu)化設計，即可完成整個(gè)傳感器系統的設計。

　　技術(shù)規格

　　James Ashe稱(chēng)，LMP90100芯片是業(yè)界首款可真正連續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。NS專(zhuān)利的背景信號校準技術(shù)可以有效消除隨著(zhù)時(shí)間及溫度變化而出現的漂移，并在不干擾被側信號的基礎上，確定偏移及增益誤差。

　　LMP90100芯片是業(yè)界首款可真正連續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。美國國家半導體專(zhuān)利的背景信號校準技術(shù)可以有效消除隨著(zhù)時(shí)間及溫度變化而出現的漂移，并在不干擾被側信號的基礎上，確定偏移及增益誤差。美國國家半導體亞太區市場(chǎng)經(jīng)理林偉山先生在介紹該產(chǎn)品時(shí)表示：LMP90100除了內置24位的 Sigma-delta ADC外，還采用靈活的輸入（復用器與分離器）配置，因此可以支持任意比例的差分或單端輸入。每個(gè)傳感器的信號增益（包括1、2、4、8、16、32、64和128）、采樣率及診斷參數均可編程，該芯片還提供兩個(gè)匹配的驅動(dòng)電流實(shí)現傳感器的驅動(dòng)。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。