調(diào)理芯片在壓力傳感器中的應(yīng)用和演進(jìn)路線(xiàn)的理解

　　蘇州納芯微電子公司總經(jīng)理王升楊稱(chēng)，一個(gè)典型的壓力變送器主要由幾個(gè)部分構(gòu)成。

　　1.傳感器的敏感元件，對(duì)于壓力傳感器，比較常見(jiàn)的是電阻式或電容式傳感器結(jié)構(gòu)。

　　2.為了要讓傳感器能夠輸出，符合所需的信號(hào)，后面就需要信號(hào)調(diào)理的電路。

　　3.這個(gè)調(diào)理電路承擔(dān)幾個(gè)功能：1)要給傳感器信號(hào)一個(gè)激勵(lì)，比如電阻式傳感器有恒壓或恒流的激勵(lì);2)會(huì)把傳感器輸出信號(hào)通過(guò)模擬前端的電路高精度地檢測(cè)出來(lái);3)因?yàn)閭鞲衅鲿?huì)有一些非理想的因素，例如溫度系數(shù)問(wèn)題，需要對(duì)這些非理想因素進(jìn)行修正和補(bǔ)償。

　　4，最后根據(jù)不同的應(yīng)用，可能會(huì)有各種不同的輸出協(xié)議，諸如電壓輸出、電流輸出、數(shù)字輸出，例如SPI輸出等。

　　在壓力變送器領(lǐng)域里，希望調(diào)理芯片會(huì)經(jīng)過(guò)幾個(gè)過(guò)程。最早我們看到很多的壓力變送器，尤其是低端的壓力變送器才用變送器結(jié)構(gòu)，經(jīng)典的運(yùn)放結(jié)構(gòu)是把電壓和電流轉(zhuǎn)換，變成42mA的輸出，并簡(jiǎn)單地做一些補(bǔ)償，這種方式一般是采用變送器，通過(guò)人工的方式做補(bǔ)償。這種方案的特點(diǎn)是低成本，但功能有折中，比如只能調(diào)靈敏度，但是溫度系數(shù)不能調(diào)，而且調(diào)整的系數(shù)范圍也較低，一些復(fù)雜的功能基本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

　　在此基礎(chǔ)上有第二種方案，是可編程的變送器，在前面的儀表放大器的基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)，增加了集成通信接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零點(diǎn)包括滿(mǎn)量程做一些電子化、自動(dòng)化編程校準(zhǔn)功能的產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品在市場(chǎng)上最典型的有TI的PGA308、309等等，在壓力變送器領(lǐng)域得到了很多應(yīng)用，這種技術(shù)路線(xiàn)的好處是已經(jīng)有了數(shù)字編程的接口，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化批量的編程和校準(zhǔn)，也可以在現(xiàn)場(chǎng)再次重新標(biāo)定。有一些可以在靈敏度的基礎(chǔ)上做一些溫度的補(bǔ)償。但是這樣的方案現(xiàn)在看還是有一些不夠靈活的地方，例如想要有一個(gè)量程比，從10MPa變成1MPa的方案還是有一些困難。再如要做一個(gè)高端的隔離的還是有些困難。還有做一些更高級(jí)別的，諸如帶顯示、診斷的功能還是比較困難的。

　　第三類(lèi)調(diào)理芯片電路方案，現(xiàn)在應(yīng)該在行業(yè)里尤其是在高端壓力變送器里應(yīng)用比較廣泛，這種結(jié)構(gòu)基于高精度的ADC+MCU+DAC，里面包括TI、ADI經(jīng)典的壓力變送器案例。第三類(lèi)產(chǎn)品有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭删幊?，可以?shí)現(xiàn)自動(dòng)化校準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)改量程比，甚至支持無(wú)線(xiàn)和各種智能化擴(kuò)展功能。但是這類(lèi)方案的弊端主要是，器件的構(gòu)成較多，最典型的電流型的輸出有一個(gè)基本的要求，所有的部分加起來(lái)的消耗電流不能超過(guò)4mA，所以對(duì)功耗有比較苛刻的要求。因?yàn)樵摦a(chǎn)品是技術(shù)要求比較高的產(chǎn)品，像ADC和DAC的精度都不低。多了之后，整個(gè)器件的體積自然也會(huì)變大。

　　第四種，也是蘇州納芯微電子公司著重介紹的是用集成化的方案給壓力變送器做信號(hào)調(diào)理。所謂的集成化方案，就是把原本在PCB板上分立的元器件打包，盡量集成到一個(gè)芯片里，在不喪失整個(gè)系統(tǒng)靈活性的前提下，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。現(xiàn)在這個(gè)方案很難用電流的兩根線(xiàn)進(jìn)行連通，除非是用HART的功能來(lái)做。通過(guò)S化的方案可以去做一些更高效的通訊接口，而且后端的生產(chǎn)流程就會(huì)變得更加標(biāo)準(zhǔn)化。

　　現(xiàn)在國(guó)際上也有這樣的趨勢(shì)，比如說(shuō)32050，像TI最近發(fā)布了PGA900、300系列，很明顯就是這樣的思路。我們最近也發(fā)布的一個(gè)產(chǎn)品，叫做NSA或NSC系列，分別針對(duì)電阻式和電容式的壓力傳感器。

　　蘇州納芯微電子公司在2013年成立，是初創(chuàng)公司，專(zhuān)門(mén)定位做各種各樣的傳感器后端處理芯片。