2016年大門剛剛叩響,朋友圈已經被各式各樣的2015年度總結所刷屏。在這一個承前啟后的時間,TI也恰逢其時地于12月30號在北京的研發(fā)辦公室召開了創(chuàng)新感測技術媒體說明會。模擬業(yè)務拓展經理朱文斌部門對TI 2015年傳感器新品進行了回顧總結。
50年沉淀
在傳感器領域,TI有著差不多50年的歷史,在這段時間里TI發(fā)明了許多業(yè)內首創(chuàng)的感測技術:1970s第一顆溫度IC、 2011年第一顆集成氣體/化學傳感器模擬前端(AFE)、2012第一顆紅外單片MEMS溫濕度傳感器、2013年感應電感數(shù)字轉換器(inductance to digital converter enabling indctive sensing)、2014年紅外MEMS DLP芯片(Near infrared MEMS DLP CHIP)。50年的沉淀于積累,造就了TI今日立體多方位的創(chuàng)新產品感測世界。

利用TI的創(chuàng)新產品感測世界
從TI官方提供的數(shù)據(jù)來看,TI的傳感器產品種類非常之多。為了方便客戶進行產品開發(fā),TI 迄今為止也提供了超過50款參考設計。這么多的傳感器產品,究竟都包含了哪些全新的感測技術呢?而TI從2015年的全部傳感器產品中,挑選出了以下六款給大家進行了介紹。

TI 2015年六大傳感器產品
獨樹一幟的電感感測——LDC1614
精度高是LDC1614獨樹一幟的特點之一,28位精度能夠檢測到亞微米級的變化。
芯片前端是一個LC諧振線圈、PCB線圈會激勵它發(fā)射一些電磁場諧振,一旦金屬靠近,就會和前端傳感器構成全新的LC諧振線圈,諧振頻率和等效阻抗將發(fā)生變化,故而通過測量電感即可得出金屬與傳感器之間的距離。
這種傳感器的應用是十分廣泛的,朱文斌給大家講了一個十分實用的案例,就是銀行的“清分機”。據(jù)朱文斌介紹,“正常一張100元的新人民幣大概100微米的厚度,使用兩到三年會變成120、130微米的厚度。如果錢破了在錢上貼了一個膠帶,它的厚度會成倍增長?,F(xiàn)在要求清分機能檢測出這樣的厚度變化,這樣就能檢測出殘鈔、破鈔。”清分機內可能會排放10顆LDC,一張錢塞進去后,清分機內部的滑輪會將金屬板往上抬起,某個區(qū)域抬高一點,LDC就能檢測到相應的高度,從而檢測出錢幣的厚度。對于能夠達到亞微米級別的LDC而言,進行這種微米級別的檢測時綽綽有余。
另一個與生活息息相關的的應用中其實背后也有LDC的身影。隨著生活品質的提高,例如抽油煙機等家用電器目前已經逐漸摒棄了機械按鍵,而采用一體式的感應按鍵。這種按鍵與整個面板渾然一體,人們只需輕輕點按即可完成操作。這種按鍵設計的好處自然不必多說,不僅美觀而且易于清潔,壽命相比機械按鍵也是極大提高。據(jù)朱文斌介紹,這種按鍵的原理同樣是利用了LDC來檢測金屬的形變。當人點按按鍵時,會產生細微的形變。雖然這種形變量非常小,但是高精度LDC能夠檢測出來這種形變的發(fā)生,從而判斷出按鍵行為,通知后端電路執(zhí)行按鍵指令。

16鍵鍵盤參考設計(TIDA-00509)
如上圖就是TI的16鍵盤參考設計,這種鍵盤也可以應用于幾乎一起目前使用機械按鍵的領域,可以極大地提高按鍵的可靠性和美觀度。這種設計相信也會是以后的潮流。
獨一無二的電感感測——FDC2214
抗噪性能強大是FDC2214的最大亮點,這種強大的抗噪性能超越了目前所有的電容檢測方案。這可不是吹吹而已,TI內部有做個一個實驗:將FDC2214與TI的老一代電容式芯片同時放到開環(huán)光線下,發(fā)現(xiàn)FDC2214的抗噪性能高出老一代600倍之多。這算是一個性能上極大的躍進。而這是如何實現(xiàn)的呢?
據(jù)朱文斌介紹,不論是友商的還是TI自己的老一代電容檢測方案,都是采用了開環(huán)天線的架構。因為是開環(huán)的所以任何噪聲都可以進來,抗噪能力就會大大減弱,故而采用這種芯片做出來的產品的檢測精度也會大打折扣。而FDC2214則采用了獨一無二的全新設計,這是一種窄帶帶通濾波技術(narrowband bandpass filter)。

汽車尾箱智能開啟系統(tǒng)動態(tài)圖
關于FDC2214的應用也有兩個十分有趣的案例,其中之一就是汽車尾箱智能開啟系統(tǒng),業(yè)內俗稱“一腳踢”。在汽車后保險杠的下方安裝FDC2214,當人腳掃過時檢測到動作,然后后備箱自動開啟。這需要能夠檢測到20~30公分左右一個距離,如果使用現(xiàn)有較老解決方案的電容檢測的話,為了減少噪音勢必要加大傳感器的面積,同時增加算法的復雜度。這對于設計廠商來說從人力還是物力成本上而言都是差強人意的。但是如果采用FDC2214的話,只需要較小面積的傳感器,較為簡單的算法即可完美地實現(xiàn)“一腳踢”這一功能。另外朱文斌還介紹說,很多SUV在掀背向上開啟時,如果人不留神躲避容易打到頭部。所以FDC2214同樣也可以安裝在掀背底部,當檢測到人體時自動停止,這也是一個非常不錯的應用。
除此之外,最近風靡的一種獨輪平衡車因為小巧便攜深受上班一族喜愛。這種獨輪平衡車其實也用到了電容檢測技術。在踏板上安裝電容檢測芯片,只有當腳踏上時才會啟動電機,否則斷電,這樣極大地提高了安全性。
除了上文重點介紹的LDC1614和FDC2214之外,TI2015年還有四款同樣令人贊嘆的傳感器產品:磁感應、全集成IC——DRV421;業(yè)界最高分辨率壓力傳感器信號調節(jié)器——PGA900;業(yè)界首款可整合高精度、低溫飄分流電阻器的電流檢測放大器——INA250;支持長距離溫度追蹤和惡劣環(huán)境仍可提供高精度的TMP107。此外為了縮短客戶的開發(fā)周期,TI也都配套推出了相應的評估板。
中國制造2025、工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等這些名詞在2015年不斷地被提及,而對于TI傳感器部門而言,其中蘊含著巨大的機遇。據(jù)朱文斌介紹,2016年TI將會加大PGA900、時間飛行產品、生物檢測產品的宣傳力度;此外電感、電容、溫度、壓力、電流檢測也持續(xù)還會有新產品面世。