信號調理芯片在傳感器的應用
傳感器作為一種檢測裝置,可以感知外界信息并進行轉化,使之以可利用的信號形式存在。
傳感器通常由敏感元件和轉換元件組成,能夠感受被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律轉換為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
傳感器的分類方法有很多:
● 按工作原理分類:有電阻式、電容式、霍爾式等;
● 按輸出量分類:有模擬式、數字式傳感器;
● 按能量關系分類:有能量轉換型、能量控制型傳感器等;
● ……
傳感器的輸出信號一般比較弱,抗干擾能力低,信號不能遠傳,并且由于制造工藝的偏差和溫度影響,很難保證傳感器輸出標準信號。除此之外傳感器存在非線性誤差、靈敏度漂移、零點漂移等問題,直接使用會影響測量精度。
所以傳感器的信號就需要進行調理和補償,這就會用到信號調理芯片。
我們一般把傳感器和信號調理芯片的組合稱為變送器。
變送器含有“變”和“送”之意。所謂“變”,是指將各種從傳感器采集到的物理量,轉變為一種電信號;所謂“送”,是指將各種已轉變的電信號,為了方便接收和傳送,又一次通過線路將電信號統一化。這種“變”+“送”,就組成了現在最常用的變送器。
ASIC:即專用信號調理芯片,是指應特定要求和特定電子系統的需要而設計、制造的集成電路。ASIC在批量生產時與通用集成電路相比,具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、成本降低等優點。
ASIC專門針對某一種類傳感器設計,例如陶瓷壓容、砷化鎵霍爾、MEMS壓阻式、壓容式氣壓高度計、濕度傳感器等等。它是傳感器的關鍵信號處理元件,可以把傳感器的小信號放大成為標準信號,再經過加工處理,就是變送器的標準輸出信號。
汽車傳感器的前端敏感元件通常將測量的壓力、位置、角度、距離、加速度等信息轉化為電信號,由ASIC對其進行放大、轉換、校準等操作后,向汽車電子控制器輸出準確的信號。
汽車傳感器最初用于發動機中,隨著汽車性能的提升,傳感器的應用更加廣泛,現在已拓展到安全系統、舒適系統等多個方面,種類和數量均不斷增加。
汽車上的電磁環境比較復雜,車規級的電子元件對環境要求、抗振動沖擊、可靠性和一致性等方面要求嚴格,必須采用更先進的技術和更苛刻的測試程序,因此車規級認證技術難度較大,成功通過AEC-Q系列汽車電子元器件認證,是產品質量與可靠性的保證。
汽車的空間有限,所用傳感器一般都比較小,因此汽車級的調理芯片集成度都比較高;汽車傳感器用量大,對成本要求高,需要信號調理芯片有極高的性價比并且能適用于自動化傳感器生產;一部分車載應用,例如共軌、摩托車電噴等對傳感器的上電速度和響應速度要求比較高。
JHM110X:適合于汽車壓力傳感器應用,性價比高,外部電路簡單,通過AEC-Q100 Grade 0測試;
JHM150X:適合于汽車壓力傳感器應用,先進的設計,內部集成電源正反向防護、輸出短路防護;
JHM2102:適合于汽車壓力傳感器應用,主要配合陶瓷電容芯體使用,寬溫度范圍,兩個壓力點校準即可滿足全溫區精度需求,通過AEC-Q100 Grade 0測試;
JHM9000:適用于GaAs砷化鎵霍爾傳感器,和砷化鎵霍爾完美配合,合封成線性霍爾傳感器(JHM3901)。
顧名思義此類芯片的主要特點是,高分辨率,低功耗,高精度,小尺寸,低成本。
這類芯片適用于手持儀表,消費類電子和工業應用。
JHM1203:低功耗,低成本,高分辨率,高可靠性;
JHM140X:低功耗,低成本,高分辨率,內置FIFO,具有CYC工作模式,帶回差功能;
JHM2000:低功耗,低成本,高分辨率,內置FIFO,帶外部中斷;
JHM2031:專為電容氣壓計和溫濕度計設計,低成本。