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汽车传感器调理芯片通过传感器信号进行补偿和处理

2023-01-08
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据报道,传感器的设计通常具有一定的挑战性,而且非常耗时。整个传感器芯片的大规模生产需要长期开发。整个传感器芯片的大批量生产需要有长期的开发、测试作为基础,并投入昂贵的生产测试设备进行验证。

调节芯片的传感器SSC这一阶段可以提供许多帮助,SSC提供可编程的、高精度、结合强大的高级数字校正和线性算法,宽增益和量化功能可以高效推进传感器设计和量产过程。特别是在汽车传感器的设计和量产中,车载传感器对性能等指标要求较高,可以通过调整芯片BU9795AKV-E2来补偿和处理传感器信号,进一步提高汽车传感器的性能。

汽车感应和调节芯片

不同的物理需要不同的传感单元,压力、扭矩、角度、流量、温度、湿度、化学量,为了获得我们处理所需的数字信号,气体量必须通过传感单元进行转换。我们可以在转换后获得一个用于处理的数字信号,无论是电阻转换、电容转换还是电磁场转换。随着汽车联网技术的发展和智能驾驶要求的提高,汽车上的传感器数量迅速增加,对传感器获得的信号要求非常严格。转换后获得的数字信号通常不能直接用于处理。

首先,一般来说,测量的数据很难测量毫伏级信号,也有偏差,受温度影响很大。在捕捉物理量时,可能会出现一些噪音和各种干扰信号。这样得到的电信号被送到中央处理器。处理器不知道哪些是真信号,哪些是假信号,严重影响了传感器的精度。

这时,调理的概念被延伸出来,转换后的传感信号被调理出来。根据前端电路的类型,调理芯片的分类大致分为电容和电阻。目前市场上使用的电阻比较多。经过调理,将获得更纯粹的线性数字信号,便于后续处理。

调节传感信号

如何在调节传感信号时筛选出有用的信号,涉及放大信号和线性处理信号,同时需要温度信号来补偿传感信号的温度。然后传感信号offset调节噪声,调节某些噪声、EMC清除干扰,提高整体精度。

同时,调节芯片还会增加一些诊断,帮助处理器进行一些分析,比如桥上是否有断路或短路。处理器还需要一些不同类型的信号,并且需要一些相应的接口来转换调理芯片。所有这些信息都可以通过调节芯片输出。调节前后,信号从一个非常原始的信号变成了一个非常线性的数字信号,可以覆盖从几毫伏到几伏的范围。

以最常见的汽车压力传感为例,如下图所示,传感信号通过惠斯通电阻桥转换压力物理量,然后进入SSC。SSC调节芯片有三个部分,第一部分是模拟前端,第二部分是数字处理部分(相当于一小部分)CPU),然后输出各种接口的一些转换部分。同时,温度信号会添加到信号调节部分,主要用作补偿信号,对芯片内部进行相应的线性补偿,最后导出。这两条曲线在左右两侧的对比非常明显。调整后的信号相当稳定,线性化程度高,更容易处理后续信号。

调节汽车压力传感信号,瑞萨电子

这种压力传感在汽车应用中有很多种,它们都被应用到一些非常重要的地方,例如动力总成系统中发动机进气、制动系统的压力检测等,信号调节芯片使用传感信号有利于该系统的压力信号。

汽车感应调节芯片

外国制造商瑞萨电子长期布局调理芯片,收购IDT后在SSC这个领域加强了发展,瑞萨SSC芯片适用于电阻桥、热电堆、差分或绝对电容等原理的传感器,在汽车传感领域具有丰富的调理芯片产品系列。

调整芯片产品,瑞萨电子

目前,瑞萨除了提高精度的硬性指标外,还开始对功能安全进行更多的认证,这也与一些与汽车安全相关的领域的要求越来越高有关。例如,瑞萨目前正在推广ZSSC4169已经满足ASIL-B/C安全等级。

国内知名厂商是纳芯微,在传感器信号调节专用芯片上积累了相当深刻的积累。目前,汽车规模中有许多传感器信号调节芯片。——NSA(C)9260、NSC9262以及NSC9264系列。

纳芯微

NSC9262是LIN高可靠性汽车级压力传感器调节芯片接口,其内部集成压力通道和温度通道支持同时采样两条路径,完全可以满足客户的需求。P+T压力和温度测量需要高精度。NSC9264则是SENT高可靠性汽车级阻式压力传感器调节芯片,支持压力传感器4:3阶非线性校准和2阶温度校准,可最大限度地减少对外部组件的需求。

小结

在选择汽车传感调节芯片时,不仅要注意输入信号的类型和间隔、AD/DA转换精度、测量精度等芯片特性,还应考虑数字校正和线性算法的补偿能力。二者结合才能高效推进汽车传感器的设计。


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