调理芯片在和记app压力传感器中的应用和演进

 

2019-03-25 20:58

  苏州纳芯微电子公司总经理王升杨称,一个典型的压力变送器主要由几个部分构成。

  1.传感器的敏感元件,对于压力传感器,比较常见的是电阻式或电容式传感器结构。

  3.这个调理电路承担几个功能:1)要给传感器信号一个激励,比如电阻式传感器有恒压或恒流的激励;2)会把传感器输出信号通过模拟前端的电路高精度地检测出来;3)因为传感器会有一些非理想的因素,例如温度系数问题,需要对这些非理想因素进行修正和补偿。

  4,最后根据不同的应用,可能会有各种不同的输出协议,诸如电压输出、电流输出、数字输出,例如SPI输出等。

  在压力变送器领域里,希望调理芯片会经过几个过程。最早我们看到很多的压力变送器,尤其是低端的压力变送器才用变送器结构,经典的运放结构是把电压和电流转换,变成42mA的输出,并简单地做一些补偿,这种方式一般是采用变送器,通过人工的方式做补偿。这种方案的特点是低成本,但功能有折中,比如只能调灵敏度,但是温度系数不能调,而且调整的系数范围也较低,一些复杂的功能基本无法实现。

  在此基础上有第二种方案,是可编程的变送器,在前面的仪表放大器的基础上做了一些改进,增加了集成通信接口,可以实现对零点包括满量程做一些电子化、自动化编程校准功能的产品,这样的产品在市场上最典型的有TI的PGA308、309等等,在压力变送器领域得到了很多应用,这种技术路线的好处是已经有了数字编程的接口,可以实现自动化批量的编程和校准,也可以在现场再次重新标定。有一些可以在灵敏度的基础上做一些温度的补偿。但是这样的方案现在看还是有一些不够灵活的地方,例如想要有一个量程比,从10MPa变成1MPa的方案还是有一些困难。再如要做一个高端的隔离的还是有些困难。还有做一些更高级别的,诸如带显示、诊断的功能还是比较困难的。

  第三类调理芯片电路方案,现在应该在行业里尤其是在高端压力变送器里应用比较广泛,这种结构基于高精度的ADC+MCU+DAC,里面包括TI、ADI经典的压力变送器案例。第三类产品有很多优点,因为可编程,可以实现自动化校准和现场的标定,实现改量程比,甚至支持无线和各种智能化扩展功能。但是这类方案的弊端主要是,器件的构成较多,最典型的电流型的输出有一个基本的要求,所有的部分加起来的消耗电流不能超过4mA,所以对功耗有比较苛刻的要求。因为该产品是技术要求比较高的产品,像ADC和DAC的精度都不低。多了之后,整个器件的体积自然也会变大。

  第四种,也是苏州纳芯微电子公司着重介绍的是用集成化的方案给压力变送器做信号调理。所谓的集成化方案,就是把原本在PCB板上分立的元器件打包,尽量集成到一个芯片里,在不丧失整个系统灵活性的前提下,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。现在这个方案很难用电流的两根线进行连通,除非是用HART的功能来做。通过S化的方案可以去做一些更高效的通讯接口,而且后端的生产流程就会变得更加标准化。

  现在国际上也有这样的趋势,比如说32050,像TI最近发布了PGA900、300系列,很明显就是这样的思路。我们最近也发布的一个产品,叫做NSA或NSC系列,分别针对电阻式和电容式的压力传感器。

  苏州纳芯微电子公司在2013年成立,是初创公司,专门定位做各种各样的传感器后端处理芯片。

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