本刊記者 王 偉

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體精密信號(hào)路徑產(chǎn)品部副總裁 James Ashe

一直以來(lái)，基于傳感器的系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)不僅極為耗時(shí)、復(fù)雜，而且需要針對(duì)每個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的設(shè)計(jì)方案。從伊始的挑選傳感器、搜索并分析元器件、評(píng)估系統(tǒng)性能，到線(xiàn)路布局及電路板裝配、核實(shí)設(shè)計(jì)，直至最終的系統(tǒng)建模，很多工程師都要花費(fèi)幾周甚至幾個(gè)月的時(shí)間才能成功開(kāi)發(fā)出一款定制的模擬傳感器解決方案，這無(wú)疑成為困擾眾多工程師的一大難題。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體秉承“簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)”理念，推出兩款可配置的傳感器模擬前端(AFE)集成電路 LMP90100和LMP91000。兩款產(chǎn)品均采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的獨(dú)創(chuàng)技術(shù)，并獲得多款全新設(shè)計(jì)工具的支持，令系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師可以使用各大廠商生產(chǎn)的各類(lèi)傳感器產(chǎn)品完成信號(hào)路徑的設(shè)計(jì)，幫助他們將產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體亞太區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理林偉山、精密信號(hào)路徑產(chǎn)品部副總裁James Ashe和精密系統(tǒng)業(yè)務(wù)部門(mén)應(yīng)用工程技術(shù)經(jīng)理Chuck Sins出席了產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，并接受記者采訪(fǎng)。

卓越的性能優(yōu)勢(shì)

此次美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體推出的兩款全新傳感器模擬前端芯片是可配置傳感器模擬前端電路產(chǎn)品系列的首兩款產(chǎn)品。這兩款芯片各有特點(diǎn)，適用于不同的傳感器系統(tǒng)，這些特點(diǎn)包括可編程的電流源、自選參考電壓以及可調(diào)整的采樣率。

LMP90100芯片是業(yè)界首款可真正連續(xù)校準(zhǔn)背景信號(hào)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)。LMP90100可以有效消除隨著時(shí)間及溫度變化而出現(xiàn)的漂移，實(shí)現(xiàn)真正意義上的背景信號(hào)連續(xù)校準(zhǔn)，并在不干擾被測(cè)信號(hào)的基礎(chǔ)上，確定偏移及增益誤差。此外，每個(gè)傳感器的信號(hào)增益、采樣率及診斷參數(shù)均可編程。它還具有浮動(dòng)輸入、過(guò)載保護(hù)及靈活的輸入多路路徑選擇，且經(jīng)一次采樣后就可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出。

LMP91000芯片是業(yè)界首款可全面配置的低功耗恒電位儀，可在傳感器與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間提供一個(gè)高度集成的完整信號(hào)路徑。這款可配置的模擬前端電路適用于微功耗的化學(xué)物質(zhì)及氣體檢測(cè)應(yīng)用。其恒電位儀電壓和輸出增益都可根據(jù)設(shè)計(jì)要求自行設(shè)置，這使得工程師可以使用同一方案探測(cè)更多的氣體種類(lèi)，或者探測(cè)不同的氣體濃度。工程師也可通過(guò)I2C接口驗(yàn)證傳感器性能，而內(nèi)置的溫度傳感器則可提供附加輸出，以進(jìn)行溫度監(jiān)控。

簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)工具

為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出WEBENCH?傳感器模擬前端電路設(shè)計(jì)工具(WEBENCH?Sensor AFE Designer)，幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師更好地使用這兩款可配置的傳感器模擬前端電路，完成傳感器信號(hào)路徑設(shè)計(jì)。換言之，工程師可以利用這套設(shè)計(jì)工具挑選傳感器，進(jìn)行設(shè)計(jì)，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，將傳感器置入系統(tǒng)后即可進(jìn)行仿真測(cè)試。將一個(gè)典型的傳感器應(yīng)用所需要的數(shù)塊電路板及多達(dá)25顆的元器件簡(jiǎn)化為一顆芯片。而設(shè)計(jì)時(shí)間上則從幾周甚至幾個(gè)月縮短至幾分鐘。

這款WEBENCH傳感器模擬前端電路設(shè)計(jì)工具是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體屢獲殊榮的WEBENCH系列網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工具的最新成員。它兼容多種技術(shù)規(guī)格，可以支持?jǐn)?shù)百款溫度、壓力及化學(xué)傳感器。其數(shù)據(jù)庫(kù)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。

除此之外，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體還提供了傳感器模擬前端電路開(kāi)發(fā)平臺(tái)，幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師迅速核實(shí)設(shè)計(jì)并進(jìn)行建模測(cè)試。

據(jù)透露，繼 LMP90100和 LMP-91000之后，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體將進(jìn)一步豐富其可配置傳感器模擬前端電路產(chǎn)品系列，其應(yīng)用將涉及包括醫(yī)療電子領(lǐng)域在內(nèi)的多種應(yīng)用領(lǐng)域。