纳芯微-汽车传感器解决方案

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矶贾
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1 NSA2860 产品校准原理介绍苏州股份有限公司 (838551) 1

2 C 目录信号调理电路典型架构基于 NSA2860 的高精度高集成度调理方案 NSA2860 校准算法介绍 ADC 校准传感器校准量程比调节 DAC 校准 2

3 C 目录信号调理电路典型架构基于 NSA2860 的高精度高集成度调理方案 NSA2860 校准算法介绍 3

4 信号调理电路典型架构 Vcc 传感器 Vo 激励 Vcc 信号调理电路 Vi Vo Vo 两线制 V/I 变换电路 Vi LOOP+ 4~20mA 变送输出 LOOP 仪表放大器 + 变送放大器可编程仪表放大器 + 变送放大器 ADC+MCU+DAC 集成式调理芯片 4

5 仪表放大器 + 变送放大器架构关键特性 : 恒流源或者恒压源供电, 传感器芯体经过温补采用仪表放大器 + 运放通过可变电阻人工修调零点及灵敏度校准功能简单, 精度低没有诊断和过载保护功能无法变更量程比低成本方案, 主要用于低端产品低成本方案, 人工修调, 精度低, 功能弱 5

6 可编程仪表放大器 + 变送放大器架构关键特性 : 使用带数字接口的可编程仪表放大器方便实现自动化批量校准可现场再标定部分芯片带有温度查找表, 可以实现温补功能不够灵活, 无法变更量程比不能支持隔离方案不能支持智能化扩展 + - PGA1 Temp Sensor Zero DAC + PGA2 - Memory Control Logic Gain DAC + - Serial Interface Programming Interface V/I LOOP+ LOOP- 纯模拟方案, 灵活性差, 扩展性弱 6

7 ADC+MCU+DAC 架构优点 : 使用 MCU, 校准算法灵活, 精度高可实现自动化校准支持现场标定可实现大量程比, 降低备货成本支持数字显示, 诊断, 限流功能支持智能化扩展缺点 : 对器件功耗要求高成本高, 体积大 ADC 415uA POWER 3.3V 330uA MCU 10-35V 100uA DAC LOOP+ Loop 4-20mA; 10-35V DC LOOP- 7

基于 NSA2860 的高精度高集成度调理方案高性能高精度双路 24bit AFE

智能扩展高集成度 BOM 精简灵活性适应广小封装 SSOP16 (6*5mm) 桥阻单端

8 基于 NSA2860 的高精度高集成度调理方案高性能高精度双路 24bit AFE 16bit DAC 参考电压温漂 10ppm/ 双路匹配恒流源低功耗 <1.5mA NSA(C)2860 高精度集成式传感器信号调理变送芯片易使用好上手支持大量程比 >100 变送输出下复用两线通信集成高压 Regulator 内置 EEPOM, 外置 MCU 智能扩展高集成度 BOM 精简灵活性适应广小封装 SSOP16 (6*5mm) 桥阻单端 / 差分容式输入 4~20mA 0~5V 0~10V 多模式 :I2C, SPI, OWI, PDM, PWM 压力变送器温度变送器 8

9 NSA(C)2860: 产品简介高集成度, 高精度双路 24bit AFE, 16bit DAC 参考电压温漂 typ.10ppm/ 基于内置 MCU 的校准逻辑支持内部或者外部温度传感器支持二阶温度三阶非线性校准集成高压 Regulator 外接 JFET 或 Bipolar 集成 EEPROM, 多次烧写丰富的输出模式 : 支持 4~20mA 0~5V 0~10V 支持 I2C, SPI, OWI, PDM, PWM 支持大量程比 :>100 支持 4~20mA 输出下两线通信 VREFP 灵活度高可扩展性强 : 可支持外部 MCU 扩展专有的 OWI 通信模式 C/V 转换器支持单电容或差分电容 (NSC2860) VIP VIN IEXC1 IEXC2 VTEMP VDD/2 Reference Driver Diagnostic PGA AVDD Temperature Sensor Bandgaps 24-bit PADC M U X VGATE DVDD 24-bit TADC Regulators GND Calibration Registers Configuration Registers Filters & MCU OSC 64 bytes EEPROM Control Logic 16-bit DAC Analog Output Module R 11 R 12 R2 FILTER/HART I2C SPI OWI Output Driver R3 R4 SDO/DRYB CSB SCL SDA OWI OUT FBN LOOPN 9

10 NSA2860 校准算法介绍信号链路介绍 ADC 校准传感器校准量程比调节 DAC 校准 10

11 NSA2860 校准算法介绍基于内置 MCU 校准 ( 二阶温度系数三阶非线性系数 ) NSA(C)2860 原始值 ADC/DAC 独立校准量程比调节出场零点满量程调节 Vin VREF Gain_P External_T Internal_T M U X 24-bit PADC 24-bit TADC PDATA ADC_CAL DIG_GAIN PADC_OFF PADC_GAIN MT0 KT KTS MCU SENSOR_CAL OFFSET0, CTC1 CTC2 S0, STC1, STC2 KS, KSS, T0 SCALE SCALE_OFF SCALE_S DAC_CAL DAC_OFF DAC_GAIN Digital out 16bit DAC V/I Output 11

12 ADC 校准 PADC 校准部分为 NSA2860 对主信号通道 (P 通道 ) 零点满量程进行调节 PDAtA CAL1 = PDataRaw PADC_OFF 1 + PADC_GAIN Dig_Gain 符号说明范围默认值数据格式 PDAtA CAL1 中间变量,PADC 校准后输出 (-2,2) PADC_OFF P 通道零点调节 (-1,1) 0 24-bit sign PADC_GAIN P 通道满量程调节 (-0.5,0.5) 0 16-bit sign DIG_GAIN P 通道数字增益档位 1,2,4,8 1 2-bit 设置位 12

13 传感器校准 1 P NL = PDATA CAL1 OFFSET S /* 零点满量程调节 */ 2 PDATA CAL2 = P NL + KS P 2 NL + KSS P 3 NL + P0 /* 三阶非线性调节 */ 3 OFFSET = OFFSET0 + CTC1 T T0 + CTC2 (T T0) 2 /* 零点二阶非线性调节 */ 4 S = S0 (1 + STC1 T T0 + STC2 T T0 2 )) /* 灵敏度二阶非线性调节 */ 符号说明范围默认值数据格式 PDATA CAL2 中间变量, 校准完线性度 (-2,2) OFFSET0 传感器零点漂移补偿 (-1,1) 0 16-bit sign CTC1 零点一阶温度系数补偿 ( , ) 0 16-bit sign CTC2 零点二阶温度系数补偿 (-6.1e-5,6.1e-5) 0 16-bit sign S0 传感器灵敏度温度系数 (0,2) 0 16-bit unsigned STC1 灵敏度一阶温度系数补偿 ( , ) 0 16-bit sign STC2 灵敏度二阶温度系数补偿 (-6.1e-5,6.1e-5) 0 16-bit sign T0 参考基准温度点 (-128,128) 0 16-bit sign KS 传感器二阶非线性系数 (-1,1) 0 16-bit sign KSS 传感器三阶非线性系数 (-0.5,0.5) 0 16-bit sign 13

14 校准算法动态链接库 (DLL) 调用 /* 该动态链接库基于.NET2.0 构架 C# 语言编写 globalbest_location[0] = offset;globalbest_location[1] = tc1;globalbest_location[2] = tc2; globalbest_location[3] = s0;globalbest_location[4] = ts1;globalbest_location[5] = ts2; globalbest_location[6] = ks;globalbest_location[7] = kss*************************/ namespace NSA2860_Cal_P { public class NSA2860_Cal_P { public string version = v0.0.2 ; /* 程序版本 */ public double[] globalbest_location = new double[8]; /* 校准系数 */ public double error; /* 拟合误差 */ /* 校准调用方法 */ public void CalibrateP(double[] PData, double[] TData, double[] RData, double Tstand, double Pstand, int Psize, int CalMode, double ct1, double ct2, double st1, double st2) { /* 代码主体 */ } } } 14

15 量程比调节量程调节系数 SCALE_OFF 和 SCALE_S 主要用于标定后产品进行量程调节对于一款未来可能需要调节量程的产品, 初始校准时, 推荐将 SCALE_OFF 设置为 0,SCALE_S 设置为 1, 并使用最大量程进行校准之后如需更改量程, 只需对这两个系数进行调整即可同样可以通过量程比调节方式, 实现出场零点满量程调节 PDATA CAL = PDATA CAL2 SCALE_OFF SCALE_S 符号说明范围默认值数据格式 PDATA CAL 校准后数字输出 (-1,1) bit sign SCALE_OFF 零点调节 (-1,1) 0 24-bit sign SCALE_S 满量程调节 (0,256) 0 24-bit unsigned 15

16 DAC 校准经过该公式校准后, 可将模拟输出 DAC 模块零点满量程误差消除, 可以直接使用 PDATA CAL 的值来计算准确的模拟输出量 DAC_DATA = PDATA CAL DAC_OFF (1 + DAC_GAIN) 符号说明范围默认值数据格式 DAC_DATA DAC 校准后归一化输入 (0,1) 0 16-bit unsigned DAC_OFF DAC 零点调节 (-1,1) 0 16-bit sign DAC_GAIN DAC 输出满量程调节 (-0.5,0.5) 0 16-bit sign 16

Thank You! 2016 2014 Broadcom Suzhou Novosense Corporation.

SPMC75F2413A_EVM_使用说明_V1.2.doc

SPMC75F2413A_EVM_使用说明_V1.2.doc SPMCFA EVM V. - Jan 0, 00 http://www.sunplusmcu.com ................ SPMCFA........... EEPROM.... I/O............ LED.... LED.... RS-........0............ EVM................ 0.....0..... SPMCFA EVM SPMCFA