电感式传感：如何配置多通道 LDC 系统

在我文章中，我解释了多通道电感感应系统的优势和配置以及 TI电感数字转换器(LDC) 产品组合的最新扩展。在这篇文章中，我将解释如何计算单通道和多通道 LDC 系统的时序特性。

与LDC1000类似，新的多通道 LDC具有数据就绪信号 (DRDY)，可以检测新数据样本何时可用。此外，多渠道最不发达国家的时间安排是完全确定的；因此，无需轮询 DRDY 信号或使用中断引脚即可计算数据样本何时准备就绪。

图 1 和图 2 中的示波器图分别显示了传感器输入引脚在单通道和多通道模式下的单端测量结果。在本例中，LDC 配置了相对较短的 128 F REF周期 (CHn_RCOUNT = 0x08) 的转换时间，这以较低的测量精度为代价实现了高采样率。

  图 1：单通道配置时序（IN0A 上的单端测量：黄色和 IN1A：青色）

图 2：双通道配置时序（IN0A 上的单端测量：黄色和 IN1A：青色）

最不发达国家的时间安排是确定性的，可以分为：

· 起床时间。这是将设备从关机模式唤醒到睡眠模式所需的时间。

· 从睡眠时间醒来。这是设备需要从睡眠模式更改为活动模式的时间。

· 传感器激活时间。在 0x10、0x11、0x12 和 0x13 的 SETTLECOUNT_CHn 寄存器中为每个通道单独配置传感器激活时间。如果传感器特性因通道而异，则可以选择不同的传感器激活时间。这个时间是特定于传感器特性的，应该为传感器提供足够的时间来稳定。LC 谐振回路稳定所需的时间取决于其 Q 因子和传感器振荡频率。具有高 Q 因数的 LC 谐振回路比具有较低 Q 因数的谐振回路需要更长的时间来稳定，具有高传感器频率的 LC 谐振回路比具有低传感器频率的谐振回路更快。传感器激活时间适用于特定传感器被激活时。在单通道模式下，它只适用一次，当睡眠模式被禁用时。在多通道模式下，传感器在不使用时会自动关闭，因此每次 LDC 切换通道时都会应用传感器激活时间。对于给定的传感器设计，将此时间设置得太短会降低测量性能。将其设置得比需要的更长不会影响性能，但会增加额外的延迟，因此不建议在依赖高采样率的应用程序中使用。

· 转换时间。频率测量发生在转换时间间隔内，该时间间隔在 RCOUNT_CHn 寄存器的 0x08、0x09、0x0A 和 0x0B 中设置。转换一个样本所需的时间可能介于 80 个 FREF 时钟周期（在 CLKIN = 40MHz 时为 2µs）和 1,048,560 个 FREF 时钟周期（在 CLKIN = 40MHz 时为 26.2ms）之间。更快的转换时间允许更高的采样率，但测量精度更低，如数据表的应用曲线所示。您可以单独选择每个传感器的转换时间间隔；因此，可以满足不同通道对测量精度有不同规范的系统的要求。

· 切换延迟。 通道切换延迟仅适用于多通道模式，用于关闭一个传感器并切换到序列中的下一个传感器。

总之，在多通道系统中，单个样本的停留时间间隔是三个部分的总和：

· 传感器激活时间。

· 转换时间。

· 通道切换延迟。

如图 2 所示，一次转换需要 1.8ms（传感器激活时间）+ 3.2ms（转换时间）+ 0.75ms（通道切换延迟）= 每通道 16.75ms。如果通过设置 AUTOSCAN_EN = 1 和 RR_SEQUENCE = 00 将 LDC 配置为双通道操作，则每 33.5ms 将从数据寄存器中获得一组完整的转换结果。如果将器件配置为四通道模式（通过设置 AUTOSCAN_EN = 1 和 RR_SEQUENCE = 10），则完成一组完整的转换结果需要 67 毫秒。

要确定不同配置中的时序，请参阅电感传感设计计算器工具。

如果您在设计中使用LDC1312、LDC1314、LDC1612或LDC1614，请务必查看本系列的下一部分，届时我将讨论LDC1612和LDC1614的扩展范围优势和卓越的测量性能。