調理芯片在壓力傳感器中的應用和演進(jìn)路線(xiàn)的理解

　　蘇州納芯微電子公司總經(jīng)理王升楊稱(chēng)，一個(gè)典型的壓力變送器主要由幾個(gè)部分構成。

　　1.傳感器的敏感元件，對于壓力傳感器，比較常見(jiàn)的是電阻式或電容式傳感器結構。

　　2.為了要讓傳感器能夠輸出，符合所需的信號，后面就需要信號調理的電路。

　　3.這個(gè)調理電路承擔幾個(gè)功能：1)要給傳感器信號一個(gè)激勵，比如電阻式傳感器有恒壓或恒流的激勵;2)會(huì )把傳感器輸出信號通過(guò)模擬前端的電路高精度地檢測出來(lái);3)因為傳感器會(huì )有一些非理想的因素，例如溫度系數問(wèn)題，需要對這些非理想因素進(jìn)行修正和補償。

　　4，最后根據不同的應用，可能會(huì )有各種不同的輸出協(xié)議，諸如電壓輸出、電流輸出、數字輸出，例如SPI輸出等。

　　在壓力變送器領(lǐng)域里，希望調理芯片會(huì )經(jīng)過(guò)幾個(gè)過(guò)程。最早我們看到很多的壓力變送器，尤其是低端的壓力變送器才用變送器結構，經(jīng)典的運放結構是把電壓和電流轉換，變成42mA的輸出，并簡(jiǎn)單地做一些補償，這種方式一般是采用變送器，通過(guò)人工的方式做補償。這種方案的特點(diǎn)是低成本，但功能有折中，比如只能調靈敏度，但是溫度系數不能調，而且調整的系數范圍也較低，一些復雜的功能基本無(wú)法實(shí)現。

　　在此基礎上有第二種方案，是可編程的變送器，在前面的儀表放大器的基礎上做了一些改進(jìn)，增加了集成通信接口，可以實(shí)現對零點(diǎn)包括滿(mǎn)量程做一些電子化、自動(dòng)化編程校準功能的產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品在市場(chǎng)上最典型的有TI的PGA308、309等等，在壓力變送器領(lǐng)域得到了很多應用，這種技術(shù)路線(xiàn)的好處是已經(jīng)有了數字編程的接口，可以實(shí)現自動(dòng)化批量的編程和校準，也可以在現場(chǎng)再次重新標定。有一些可以在靈敏度的基礎上做一些溫度的補償。但是這樣的方案現在看還是有一些不夠靈活的地方，例如想要有一個(gè)量程比，從10MPa變成1MPa的方案還是有一些困難。再如要做一個(gè)高端的隔離的還是有些困難。還有做一些更高級別的，諸如帶顯示、診斷的功能還是比較困難的。

　　第三類(lèi)調理芯片電路方案，現在應該在行業(yè)里尤其是在高端壓力變送器里應用比較廣泛，這種結構基于高精度的ADC+MCU+DAC，里面包括TI、ADI經(jīng)典的壓力變送器案例。第三類(lèi)產(chǎn)品有很多優(yōu)點(diǎn)，因為可編程，可以實(shí)現自動(dòng)化校準和現場(chǎng)的標定，實(shí)現改量程比，甚至支持無(wú)線(xiàn)和各種智能化擴展功能。但是這類(lèi)方案的弊端主要是，器件的構成較多，最典型的電流型的輸出有一個(gè)基本的要求，所有的部分加起來(lái)的消耗電流不能超過(guò)4mA，所以對功耗有比較苛刻的要求。因為該產(chǎn)品是技術(shù)要求比較高的產(chǎn)品，像ADC和DAC的精度都不低。多了之后，整個(gè)器件的體積自然也會(huì )變大。

　　第四種，也是蘇州納芯微電子公司著(zhù)重介紹的是用集成化的方案給壓力變送器做信號調理。所謂的集成化方案，就是把原本在PCB板上分立的元器件打包，盡量集成到一個(gè)芯片里，在不喪失整個(gè)系統靈活性的前提下，使成度大幅度提高。集成度提高以后可靠性也提高，成本和功耗容易控制?，F在這個(gè)方案很難用電流的兩根線(xiàn)進(jìn)行連通，除非是用HART的功能來(lái)做。通過(guò)S化的方案可以去做一些更高效的通訊接口，而且后端的生產(chǎn)流程就會(huì )變得更加標準化。

　　現在國際上也有這樣的趨勢，比如說(shuō)32050，像TI最近發(fā)布了PGA900、300系列，很明顯就是這樣的思路。我們最近也發(fā)布的一個(gè)產(chǎn)品，叫做NSA或NSC系列，分別針對電阻式和電容式的壓力傳感器。

　　蘇州納芯微電子公司在2013年成立，是初創(chuàng )公司，專(zhuān)門(mén)定位做各種各樣的傳感器后端處理芯片。