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可配置的模拟前端集成电路立即优化传感器和控制器之间的信号路径

从IT数据中心,工业地坪,传感器应用在各主要行业今天关键监测和控制应用。尽管整合,一个典型的感测系统的解决方案需要多个外部组件来完成的模拟前端(AFE),它的传感器的输出,将其提供给模拟 - 数字转换器(ADC)或微控制器。除了消耗更多的功率和占用电路板上的空间,这样的设计还需要一段时间,以达到最佳的性能。在某些情况下,可能需要几个星期调整为最佳AFE的工作,和在船上的多个部件,系统的可靠性越低。

以解决的传感器系统设计者严格AFE需要,国家半导体公司开发新的可配置的AFE芯片承诺迅速简化传感器的输出和ADC或控制器之间的模拟信号路径的设计。该LMP91000是一个完全可配置,低功耗稳压器提供了气体传感器和ADC之间的完整的,集成的信号路径解决方案,并且是一个多通道,低功耗,24位传感器AFE与真正的连续后台校准和诊断高性能的发射器和传感器应用。

这些传感器的AFE也是软件可编程经由I²C接口,允许它们用于特定传感器应用的具体需要进行优化。例如,使用热电偶,提供了一个宽的温度范围内时,热电偶的输出电压有很大关系的温度被测量。 AFE的增益可被动态地调整,以获得对热电偶输出的性能。

在微功率化学和气体传感应用设计的使用中,LMP91000措施电流恒电位正比于气体浓度。如图1中,它产生一个输出电压正比于使用跨阻放大器(TIA)的单元电流。在TIA增益是用户可编程通过I²C兼容接口,允许LMP91000支持有毒气体的灵敏度的范围内的0.5 NA / ppm至9.5 NA / ppm的。此外,超低功耗使得它最适用于电池供电系统,以及4 mA至20 mA变送器的应用。电池电压和电池的输出增益是使用板载可编程用户可选择的。在一起,它们允许用户以支持大范围的气体和气体的浓度,总的电流消耗为设备低至10微安的平均水平。

图1:简化的块的可编程模拟前端的图(AFE)芯片

因此,使用一个单一的综合设计,LMP91000可以支持多个电化学传感器例如三引线有毒气体传感器和两个引线原电池传感器。 I²C接口允许用户验证传感器性能和一个嵌入的温度传感器提供了一个附加的输出,以监测温度。该LMP91000工作在2.7的电压范围为5.5 V.

应用实例

如图2所示,三引线有毒气体传感器连接到LMP91000。在该电路中,这是在写由美国国家夹头原罪对于传感器magazine1制品呈现中,AFE的差动输入放大器所使用的传感器的工作电极和参考电极(WE和RE)之间的电势进行比较,以一个所需的工作偏置电位,由可变偏置电路设置。根据罪,该误差信号被放大并通过控制放大器A1施加到传感器的对电极(CE)。任何变化在WE和RE电极之间的阻抗将导致施加到CE的电极上的电压的变化,以维持WE和RE电极之间的恒定电压。在TIA放大器连接到WE电极是用来提供一输出电压,该电压正比于单元电流。


(责任编辑:Ondy)

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