目前傳感器系統(tǒng)已被廣泛用于各個主要行業(yè),，但傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)的開發(fā)時間往往長達數(shù)月,。這是因為一個傳感器系統(tǒng)的設(shè)計要經(jīng)過挑選傳感器,、搜尋和分析元器件（目前的系統(tǒng)需要采用許多集成電路）,、評估系統(tǒng)性能,、線路布局和電路板裝配以及核實設(shè)計與建模等過程,。日前,，美國國家半導(dǎo)體公司（NS）推出了可配置的傳感器模擬前端電路可簡化設(shè)計流程,，可使系統(tǒng)設(shè)計工程師在極短的時間內(nèi)即可完成高集成度傳感器系統(tǒng)設(shè)計,，大大縮短產(chǎn)品上市時間。

　　NS精密信號路徑產(chǎn)品部副總裁James Ashe表示,，以往設(shè)計一個傳感器系統(tǒng),，需要幾周甚至幾個月的時間，而采用美國國家半導(dǎo)體的新產(chǎn)品和設(shè)計工具,，設(shè)計時間則可縮短至幾分鐘,。

　　器件特點

　　NS推出的這兩款可配置的傳感器模擬前端(AFE)IC的型號為LMP90100和LMP91000，兩款產(chǎn)品都采用了NS的獨創(chuàng)技術(shù),，并獲得多款全新設(shè)計工具的支持,，系統(tǒng)設(shè)計工程師只要采用這兩款可配置的傳感器模擬前端電路，即可利用該公司W(wǎng)EBENCH傳感器模擬前端電路設(shè)計工具(WEBENCH Sensor AFE Designer)完成傳感器信號路徑設(shè)計,。換言之,，工程師可以利用這套設(shè)計工具挑選傳感器，進行設(shè)計,，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,。目前一個典型的傳感器應(yīng)用需要數(shù)塊電路板及多達25顆元器件，而采用NS的方案,，則只需一顆芯片即可,，設(shè)計時間則可縮短至幾分鐘。

　　James Ashe說，這兩款芯片各有特點,，適用于各種不同的傳感器系統(tǒng)及應(yīng)用領(lǐng)域,，這些特點包括可編程的電流源、自選參考電壓,、診斷功能,、偏移/增益校準(zhǔn)、以及可調(diào)整的采樣率,?？膳渲霉δ苣軆?yōu)化設(shè)計以確保符合特定終端應(yīng)用的要求。

圖1,，LMP90100應(yīng)用案例框圖（壓力傳感器及熱電阻溫度傳感器）

　　NS WEBENCH傳感器模擬前端電路設(shè)計工具兼容多種技術(shù)規(guī)格,，可以支持?jǐn)?shù)百款溫度、壓力及化學(xué)傳感器,，例如,，RTD(熱電阻溫度傳感器）、熱耦傳感器,、壓力傳感器,、稱重傳感器和氣體傳感器等。并為傳感器信號路徑配置有關(guān)參數(shù),，傳感器驅(qū)動電流,、參考電壓、增益,、采樣率,、警告?？梢约涌旖Ｔu估,，即評估電路性能和設(shè)置診斷參數(shù)(開路、短路,、信號電平) ,、儲存配置數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)設(shè)計工程師現(xiàn)可通過硬件接口使用離線版設(shè)計工具進行設(shè)計和測試,，從而縮短設(shè)計時間,，加快建模評估。工程師還可利用離線測試系統(tǒng)將設(shè)計的配置參數(shù)下載到傳感器模擬前端電路,，將傳感器置入系統(tǒng)后,，即可進行仿真測試。其數(shù)據(jù)庫涵蓋了 Omega Engineering.,、Honeywell Sensing & Control,、Tempco Electric Heater及All Sensors  等公司的眾多傳感器產(chǎn)品,。

　　在開發(fā)系統(tǒng)中，通過置入傳感器,，載入配置數(shù)據(jù),，評估信號路徑性能和優(yōu)化設(shè)計，即可完成整個傳感器系統(tǒng)的設(shè)計,。

　　技術(shù)規(guī)格

　　James Ashe稱,，LMP90100芯片是業(yè)界首款可真正連續(xù)校準(zhǔn)背景信號并做出診斷的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)。NS專利的背景信號校準(zhǔn)技術(shù)可以有效消除隨著時間及溫度變化而出現(xiàn)的漂移,，并在不干擾被側(cè)信號的基礎(chǔ)上,，確定偏移及增益誤差。

　　LMP90100除了內(nèi)置24位的 Sigma-delta ADC外,，還采用靈活的輸入（多路復(fù)用器）配置,，因此可以支持任意比例的差分或單端輸入,。每個傳感器的信號增益（包括1,、2、4,、8,、16、32,、64和128）,、采樣率及診斷參數(shù)均可編程，該芯片還提供兩個匹配的驅(qū)動電流實現(xiàn)傳感器的驅(qū)動,。LMP90100芯片的平均耗電低于平均值0.7mA,，在 -40 ºC? +125 ºC的溫度范圍內(nèi)可確保正常工作，上述特性可使這款芯片理想地用于溫度收發(fā)器或 4mA ? 20mA系統(tǒng),。

　　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ADC間提供一個高度集成的完整信號路徑。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)及氣體檢測應(yīng)用,，如三極單一氣體傳感器及雙端氧氣傳感器等,。LMP91000芯片測量恒電位儀中的電流，其大小與測量氣體的含量成正比,。通過跨阻抗放大器,，LMP91000生成與這一電流成正比的輸出電壓，從而推算出氣體含量,。LMP91000允許用戶通過I2C兼容接口自行設(shè)置跨阻抗增益值,， 因此能夠支持對含量介于0.5nA/ppm與9.5nA/ppm間的有毒氣體作出靈敏反應(yīng),。此外，LM91000的功耗極低,，因此適用于電池供電系統(tǒng)以及4mA?20mA的收發(fā)器系統(tǒng),。這款芯片的恒電位儀電壓和輸出增益都可根據(jù)設(shè)計要求自行設(shè)置，這令工程師可以探測更多的氣體種類,，或者探測不同的氣體濃度,，并確保設(shè)備的總系統(tǒng)電流損耗可低至1 0µA（平均值）。工程師也可通過I2C接口驗證傳感器性能,，而內(nèi)置的溫度傳感器則可提供附加輸出,，以進行溫度監(jiān)控。LMP91000芯片的工作電壓范圍在2.7V?5.5V之間,。

　　應(yīng)用案例

　　圖1是壓力傳感器及熱電阻溫度傳感器的應(yīng)用案例,。James Ashe一再表示，NS的設(shè)計理念就是“簡易設(shè)計”,，幫助客戶縮短研發(fā)時間,，加速產(chǎn)品的上市。今后NS還要推出面向各個細(xì)分市場的創(chuàng)新型,、低能耗以及高效率產(chǎn)品和解決方案,。