TI以创新感测技术引领业界应用

在德州仪器（TI）“2015 TI创新感测技术媒体说明会”上，半导体事业部中国区模拟业务拓展经理朱文斌对TI传感器产品进行了全面和综合的介绍。他首先展望了电子行业的发展趋势对感测技术提出了新的要求；然后介绍了TI创新技术引领感测应用领域的发展。

朱文斌表示，电子产品的创新和发展离不开感测技术的支持。无论是汽车应用、集成多功能可穿戴设备的应用，都对感测技术提出了更高的要求。感测技术同样也对目前较热门的物联网领域，以及促进我国工业升级而发布的战略“中国制造2025”有着举足轻重的作用。传感器在工业4.0和物联网时代变得越发重要。前段时间发布的“中国制造2025”白皮书中指出，中国要在工业领域做布局，不仅是产品布局，也有芯片布局。较近大家陆陆续续听到中国很多资本要收购国外半导体产业，虽然有很多技术或经济上原因没有收购成，但我们仍然可以看到国家在这方面投入了大量的资产。包括汽车应用领域也越来越注重传感器的应用，比如DLP用在前端投影显示，各种压力传感器、温湿度传感器等等。包括智能工厂以及工厂智能化，越来越多传感器会在这两年里慢慢融入到整个电子行业的发展趋势。

TI感测技术创新引领应用发展

朱文斌介绍，TI在感测技术的创新有50年的历史，其技术创新引领着感测应用领域的发展。其中很多是业内首创，第一个是温度IC，到目前为止TI已经有大约130多颗温度IC在市面上销售；第二是非接触式红外单片微机电系统温度传感器，用于测人体体温，但不需要接触人的皮肤，这也是TI第一颗红外单片的微机电系统的温湿度传感器。

TI还有第一颗气体/化学传感器模拟前端（AFE），有一颗在2014年得了一个创新大奖“LDC电感及数字转换器”。另外，DLP也是获得了奥斯卡大奖的技术。2015年TI独树一帜发布了第一款抗噪电容式感测芯片，可以应用在很多领域，比如汽车后备厢自动踢门感应。用普通电容感测技术可能会存在蛮多问题。

他说，因为传感器产品相对有点复杂，除了温度、湿度传感器使用很简单以外，大量复杂的传感器产品其实和系统设计以及结构设计相关。所以，为了能够方便客户很快地把TI产品融入到本身产品设计里，TI在传感器设计里提供了目前为止超过50款的参考设计，包括前端PCB设计和线圈设计等，以加速客户开发这类产品的进程。无论是产品还是单颗IC，包括一整套配套的参考设计也是非常重要的。

他介绍说，TI目前的传感器，按功能分，有温度传感器；温度传感器包含了单片传感器以及温湿度一体传感器（单芯片）；还有电流/功率传感器；测量材料传感器，包括电感式、电容式、超声波、光学传感器、光照（测量环境光）。现在有炒的很火的TOF手势识别，如果家里有Player Station，不管索尼还是微软的Wii还是X-Box，很多都是体感游戏，需要传感器测量人体动作。TI今年也有一些刚量产的产品，有测量压力、气体的等等。较重要的是生物感测，现在的苹果手表里流行的检测心率的功能，这也隶属于生物感测方面。

TI一年来的感测产品创新

朱文斌详细介绍了2015年TI感测产品的创新，包括PGA900、LDC1614、DRV421、INA250、FDC2214和TMP107。

LDC1614电感感测IC系列产品重新定义了TI独树一帜的电感感测解决方案，是整个家族里目前较新的一颗，精度是较高的28位精度，能检测到亚微米级的变化。这个芯片能检测到向它靠近的微小金属芯片，因为它是检测电感的，本身芯片前端一个LC谐振线圈、PCB线圈会激励它发射一些电磁场谐振，当有金属靠近时它的谐振频率会发生变化，就是金属和前端传感器又构成新的LC谐振线圈。一旦金属靠近，谐振频率和等效阻抗发生变化，就意味着能检测出金属靠近了多少，如果检测出一个公式，电感量随着金属靠近距离变化，就能检测出它的距离。而且，LDC1614是4通道，能够支持差分和比例测量。这个芯片在工业领域的应用，一是点钞机（清分机）。二是抽油烟机，厂家用不锈钢做一体成形的抽油烟吸顶，这样就不需要在外面加玻璃了和按键。

DRV421磁感应、全集成IC用于电流传感器厂家做电流传感器。它也是一颗集成芯片，包含磁通门传感器，各种放大、信号调理电路、偏置调理电路和驱动电路等等在里面。较大程度地简化了磁通门传感器的设计。同时，这样的集成方案带来一个好处，就是它会减少补偿线圈和磁通门之间的耦合，从而使得匹配性更高，精度也能做上去。目前DRV421因为集成了磁通门电流检测放大器，它的精度能达到千分之一，相比普通用离散器件，它的稳定度、精度做得非常好。全球较大的线圈和变压器厂家胜美达的变压器，采用了DRV421。它的用法很简单，因为TI想要客户能使用较简单的方法应用这个芯片。所以，只要把上面的变压器放在芯片上就可以有自动的电磁耦合。目标模块将PCB组件置于DRV421之上，使客户做到尽量简洁的设计。

PGA900是业界较高反变率压力传感器信号调节器。目前这款产品发布的近半年时间里，已经有很多客户在做这方面的产品设计。不单单是做压力，有的还做大气压。因为它前端都是桥式的传感器芯片。客户到目前反映这是他们见过的较集成的芯片。不像原来做压力、变通器传感器需要ADC再加上一个4-20毫安的串通器，现在都是一体了。所以，TI在客户产品小型化已经做到了非常好的程度。网络客户需要在那么小的压力传感器上，上面是采集板，下面是信号输出板，现在用一颗板就可以解决，目前器件反馈还是相当不错的。明年TI可能会推出PGA900和一系列产品，包括汽车级的。

INA250是电流检测放大器，可加快设计速度的工具与支持。它的较大特点是把采样电阻做到了芯片里，这也是业界第一款把采样电阻做到芯片里的电流检测芯片。里面集成了一个两毫欧的分流电阻，提供了千分之一的容差，从-40度到125度。很多客户现在用的这个都是同时用电阻或其他工业电阻，再加上其他的电流放大器搭成这样的系统。这样的系统有几个问题，体积会变大，电阻不太好选，供应商太多，都要包括千分之一的精密电阻，对客户而言不太好选。客户用了这个芯片能把本身的电流采样板做到70%以上的面积，特别是对于一些变频4V控制的客户。

FDC2214是一个系列产品，是个电容式感测技术。和触摸屏相比，它是电容式感测芯片，抗噪性能目前是较好的，因为它的架构和普通电容式芯片架构不一样。FDC2214的两个卖点。一是噪音超低，它能接受很小的电容变化信号，同样的检测距离，能把传感器面积做小；二是它的抗干扰能力目前是独树一帜的。所以较早这颗芯片是带Q的，是给很多汽车应用领域的。还有平衡车，它上面有个功能，要检测你人有没有站在上面，只有双脚站在上面才能把机器开起来，不然你是开不动的。电容式检测便可发挥这样的功能。普通的电容式检测也可以做，但有个很重要的问题：平衡车的辐射有可能比汽车更严重。所以，有些客户用了FDC2214就可以很好处理噪声的问题。大家如果有机会买辆平衡车，说不定里面就有一颗TI的芯片在里面，检测人体是否靠近的技术。

TMP107支持长距离温度跟踪，可在恶劣环境下提高精度。其特点是能做很长距离的温度跟踪，因为它有独特的I/O技术；精度比较高，正负0.4的检测精度。它能串成菊花链的形式，把芯片较多能接32颗芯片，把32颗芯片串成一圈，每个芯片的距离间隔2、3米的样子。而且它是单线连接，32颗芯片所有线是通过一颗芯片通信的，用SMART ART接口在里面。在物流行业，冷冻车、冷冻柜，尤其是药物对温度要求非常高。医院里输送血液的冷藏对冷冻车的要求很高，要求车厢里有好几十个温度点的采样。一般的做法时每个地方放颗热敏电阻NTC，每颗都连到MCU。想象把冷冻层剥掉之后里面有多少根线布在里面。用了这颗芯片之后你可以把整个链路串成，较前面一颗和MCU相连，其他全用一根线串在上面，这是它较有意思的地方。所以，这样的场景它只要三根线就够了。

朱文斌较后表示，为了加速客户设计，TI还提供各种评估板和参考设计。2015年，TI发布的6颗芯片是具有创新和领先的感测芯片。他期待来年有更多惊喜，相信明年还会有更多基于这个芯片的产品以及芯片级产品问世。

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