突破性改革传感器系统设计方案

2011年01月27日12:04:46 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

美国国家半导体可配置传感器模拟前端电路简化设计流程，缩短产品上市时间。WEBENCH传感器模拟前端电路设计工具有助于系统设计工程师现通过硬件接口使用离线版设计工具进行设计和测试，从而缩短设计时间，加快建模评估。

目前传感器系统已被广泛用于各个主要行业，如临界监控系统，这类监测系统的体积越趋小巧，且要求更少的耗电量及更高的可靠性。美国国家半导体公司推出的两款可配置的传感器模拟前端（AFE）集成电路，采用该公司的独创技术，并获得多款全新设计工具的支持，令系统设计工程师可以使用各大厂商生产的各类传感器产品完成信号路径设计，将产品快速推向市场。

美国国家半导体精密信号路径产品部副总裁James Ashe和亚太区市场经理林伟山介绍了两款产品的特点和优势。James Ashe表示：“基于传感器的系统的电路设计不仅耗时且极为复杂，还需要针对每个系统开发专用的设计。目前为止，很多工程师都要花费几星期甚至几个月的时间才能成功开发出一款定制的模拟传感器解决方案，但现在美国国家半导体可以帮助他们以更快的速度将产品推向市场。”

James Ashe

林伟山介绍说，系统设计工程师只要采用这两款可配置的传感器模拟前端电路，即可利用WEBENCHÒ传感器模拟前端电路设计工具（WEBENCHÒ Sensor AFE Designer）完成传感器信号路径设计。换言之，工程师可以利用这套设计工具挑选传感器，进行设计，配置解决方案并将配置参数下载至传感器模拟前端电路。目前一个典型的传感器应用需要数块电路板及多达25颗元器件，而采用美国国家半导体的方案，则只需一颗芯片即可。同样，以往设计一个传感器系统，需要几周甚至几个月的时间，而采用美国国家半导体的新产品和设计工具，设计时间则可缩短至几分钟。

林伟山

美国国家半导体的两款全新传感器模拟前端芯片是可配置传感器模拟前端电路产品系列的头两款产品。这两款芯片各有特点，适用于不同的传感器系统，这些特点包括可编程的电流源、自选参考电压以及可调整的采样率。LMP91000芯片是业界首款可全面配置的低功耗恒电位仪，可在传感器与模拟/数字转换器（ADC）间提供一个高度集成的完整信号路径。LMP90100芯片则是业界首款可真正连续校准背景信号并做出诊断的24位、多通道、低功耗传感器模拟前端电路，适用于高性能收发器及变频器系统。

美国国家半导体WEBENCH传感器模拟前端电路设计工具兼容多种技术规格，可以支持数百款温度、压力及化学传感器。其数据库涵盖了 Omega Engineering.、Honeywell Sensing & Control、Tempco Electric Heater及All Sensors 等公司的众多传感器产品。

LMP90100芯片技术规格

美国国家半导体LMP90100芯片是业界首款可真正连续校准背景信号并做出诊断的24位、多通道、低功耗传感器模拟前端电路，适用于高性能收发器及变频器系统。美国国家半导体专利的背景信号校准技术可以有效消除随着时间及温度变化而出现的漂移，并在不干扰被侧信号的基础上，确定偏移及增益误差。LMP90100除了内置24位的Sigma-delta ADC外，还采用灵活的输入（多路复用器）配置，因此可以支持任意比例的差分或单端输入。每个传感器的信号增益（包括1、2、4、8、16、32、64和128）、采样率及诊断参数均可编程，该芯片还提供两个匹配的驱动电流实现传感器的驱动。LMP90100芯片的平均耗电低于平均值0.7mA，在 -40℃至 +125℃的温度范围内可确保正常工作，上述特性令这款芯片理想用于温度收发器或 4mA 至 20mA系统。

LMP90100应用框图：压力传感器及热电阻温度传感器

LMP91000芯片技术规格

美国国家半导体LMP91000芯片是业界首款可全面配置的低功耗恒电位仪，可在传感器与ADC间提供一个高度集成的完整信号路径。这款可配置的模拟前端电路适用于微功耗的化学物质及气体检测应用，如三极单一气体传感器及双端氧气传感器等。LMP91000芯片测量恒电位仪中的电流，其大小与测量气体的含量成正比。通过跨阻抗放大器，LMP91000生成与这一电流成正比的输出电压，从而推算出气体含量。LMP91000允许用户通过I²C兼容接口自行设置跨阻抗增益值，因此能够支持对含量介于0.5nA/ppm与9.5nA/ppm间的有毒气体作出灵敏反应。此外，LM91000的功耗极低，因此适用于电池供电系统以及4mA至20mA的收发器系统。这款芯片的恒电位仪电压和输出增益都可根据设计要求自行设置，这令工程师可以探测更多的气体种类，或者探测不同的气体浓度，并确保设备的总系统功耗可低至10µA（平均值）。工程师也可通过I²C接口验证传感器性能，而内置的温度传感器则可提供附加输出，以进行温度监控。LMP91000芯片的工作电压范围在2.7V至5.5V之间。

QLMP91000应用框图：有毒气体传感器

美国国家半导体LMP90100芯片采用28引脚TSSOP封装，采购以1,000颗为单位，单颗售价为4.95美元，现已批量供货。LMP91000芯片采用14引脚LLP封装，采购以1,000颗为单位，单颗售价为3.95美元，同样已经批量供货。目前美国国家半导体正面向更高速率、更高性能的传感器系统开发多款传感器模拟前端电路，该公司也计划进军医疗设备等产品市场，预计这些新产品将于明年推出。如欲进一步查询有关美国国家半导体传感器模拟前端电路产品、WEBENCH传感器模拟前端电路设计工具以及其他技术支持工具的资料，可浏览网页http://www.national.com/sensorAFE。

WEBENCH传感器模拟前端电路设计工具

WEBENCH传感器模拟前端电路设计工具是美国国家半导体屡获殊荣的WEBENCH系列网络设计工具的较新成员。系统设计工程师现可通过硬件接口使用离线版设计工具进行设计和测试，从而缩短设计时间，加快建模评估。工程师还可利用离线测试系统将设计的配置参数下载到传感器模拟前端电路，将传感器置入系统后，即可进行仿真测试。美国国家半导体已将整个操作过程制成视频，如欲观看可浏览网页 http://bit.ly/AFEvideo 。

如欲查询进一步的资料或订购相关样品及评估电路板，可浏览网页http://bit.ly/LMP90100。如欲查询进一步的资料或订购相关样品及评估电路板，可浏览网页http://bit.ly/LMP91000。

突破性改革传感器系统设计方案

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