NS突破性改革传感器系统设计方案

美国国家半导体精密信号路径产品部副总裁James Ashe先生说："从挑选传感器、搜寻和分析元器件，之后评估系统性能、布局线路和装配电路板以及核实设计、建模等工序，一般情况下，传感器系统的开发时间要长达数月。美美国国家半导体公司（NS）推出了可配置的传感器模拟前端电路可简化设计流程，可使系统设计工程师在极短的时间内即可完成高集成度传感器系统设计，大大缩短产品上市时间。

　　NS精密信号路径产品部副总裁James Ashe表示，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。

　　器件特点

　　NS推出的这两款可配置的传感器模拟前端（AFE）IC的型号为LMP90100和LMP91000,两款产品都采用了NS的独创技术，并获得多款全新设计工具的支持，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，即可利用该公司WEBENCH传感器模拟前端电路设计工具（WEBENCH 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NS的方案，则只需一颗芯片即可，设计时间则可缩短至几分钟。

　　James Ashe说，这两款芯片各有特点，适用于各种不同的传感器系统及应用领域，这些特点包括可编程的电流源、自选参考电压、诊断功能、偏移/增益校准、以及可调整的采样率。可配置功能能优化设计以确保符合特定终端应用的要求。

      　应用案例

　　图1是压力传感器及热电阻温度传感器的应用案例。James Ashe一再表示，NS的设计理念就是“简易设计”，帮助客户缩短研发时间，加速产品的上市。今后NS还要推出面向各个细分市场的创新型、低能耗以及高效率产品和解决方案。

图1，LMP90100应用案例框图（压力传感器及热电阻温度传感器）

　　NS 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，例如，RTD(热电阻温度传感器）、热耦传感器、压力传感器、称重传感器和气体传感器等。并为传感器信号路径配置有关参数，传感器驱动电流、参考电压、增益、采样率、警告。可以加快建模评估，即评估电路性能和设置诊断参数(开路、短路、信号电平) 、储存配置数据等。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。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。

　　在开发系统中，通过置入传感器，载入配置数据，评估信号路径性能和优化设计，即可完成整个传感器系统的设计。

　　技术规格

　　James Ashe称，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。NS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。美国国家半导体亚太区市场经理林伟山先生在介绍该产品时表示：LMP90100除了内置24位的 Sigma-delta ADC外，还采用灵活的输入（复用器与分离器）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 ?C至 +125 ?C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。