2015年,TI 传感器交出了怎样的成绩单?
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2016年大门刚刚叩响,朋友圈已经被各式各样的2015年度总结所刷屏。在这一个承前启后的时间,TI也恰逢其时地于12月30号在北京的研发办公室召开了创新感测技术媒体说明会。模拟业务拓展经理朱文斌部门对TI 2015年传感器新品进行了回顾总结。
50年沉淀
在传感器领域,TI有着差不多50年的历史,在这段时间里TI发明了许多业内首创的感测技术:1970s第一颗温度IC、 2011年第一颗集成气体/化学传感器模拟前端(AFE)、2012第一颗红外单片MEMS温湿度传感器、2013年感应电感数字转换器(inductance to digital converter enabling indctive sensing)、2014年红外MEMS DLP芯片(Near infrared MEMS DLP CHIP)。50年的沉淀于积累,造就了TI今日立体多方位的创新产品感测世界。

利用TI的创新产品感测世界
从TI官方提供的数据来看,TI的传感器产品种类非常之多。为了方便客户进行产品开发,TI 迄今为止也提供了超过50款参考设计。这么多的传感器产品,究竟都包含了哪些全新的感测技术呢?而TI从2015年的全部传感器产品中,挑选出了以下六款给大家进行了介绍。

TI 2015年六大传感器产品
独树一帜的电感感测——LDC1614
精度高是LDC1614独树一帜的特点之一,28位精度能够检测到亚微米级的变化。
芯片前端是一个LC谐振线圈、PCB线圈会激励它发射一些电磁场谐振,一旦金属靠近,就会和前端传感器构成全新的LC谐振线圈,谐振频率和等效阻抗将发生变化,故而通过测量电感即可得出金属与传感器之间的距离。
这种传感器的应用是十分广泛的,朱文斌给大家讲了一个十分实用的案例,就是银行的“清分机”。据朱文斌介绍,“正常一张100元的新人民币大概100微米的厚度,使用两到三年会变成120、130微米的厚度。如果钱破了在钱上贴了一个胶带,它的厚度会成倍增长。现在要求清分机能检测出这样的厚度变化,这样就能检测出残钞、破钞。”清分机内可能会排放10颗LDC,一张钱塞进去后,清分机内部的滑轮会将金属板往上抬起,某个区域抬高一点,LDC就能检测到相应的高度,从而检测出钱币的厚度。对于能够达到亚微米级别的LDC而言,进行这种微米级别的检测时绰绰有余。
另一个与生活息息相关的的应用中其实背后也有LDC的身影。随着生活品质的提高,例如抽油烟机等家用电器目前已经逐渐摒弃了机械按键,而采用一体式的感应按键。这种按键与整个面板浑然一体,人们只需轻轻点按即可完成操作。这种按键设计的好处自然不必多说,不仅美观而且易于清洁,寿命相比机械按键也是极大提高。据朱文斌介绍,这种按键的原理同样是利用了LDC来检测金属的形变。当人点按按键时,会产生细微的形变。虽然这种形变量非常小,但是高精度LDC能够检测出来这种形变的发生,从而判断出按键行为,通知后端电路执行按键指令。

16键键盘参考设计(TIDA-00509)
如上图就是TI的16键盘参考设计,这种键盘也可以应用于几乎一起目前使用机械按键的领域,可以极大地提高按键的可靠性和美观度。这种设计相信也会是以后的潮流。
独一无二的电感感测——FDC2214
抗噪性能强大是FDC2214的最大亮点,这种强大的抗噪性能超越了目前所有的电容检测方案。这可不是吹吹而已,TI内部有做个一个实验:将FDC2214与TI的老一代电容式芯片同时放到开环光线下,发现FDC2214的抗噪性能高出老一代600倍之多。这算是一个性能上极大的跃进。而这是如何实现的呢?
据朱文斌介绍,不论是友商的还是TI自己的老一代电容检测方案,都是采用了开环天线的架构。因为是开环的所以任何噪声都可以进来,抗噪能力就会大大减弱,故而采用这种芯片做出来的产品的检测精度也会大打折扣。而FDC2214则采用了独一无二的全新设计,这是一种窄带带通滤波技术(narrowband bandpass filter)。

汽车尾箱智能开启系统动态图
关于FDC2214的应用也有两个十分有趣的案例,其中之一就是汽车尾箱智能开启系统,业内俗称“一脚踢”。在汽车后保险杠的下方安装FDC2214,当人脚扫过时检测到动作,然后后备箱自动开启。这需要能够检测到20~30公分左右一个距离,如果使用现有较老解决方案的电容检测的话,为了减少噪音势必要加大传感器的面积,同时增加算法的复杂度。这对于设计厂商来说从人力还是物力成本上而言都是差强人意的。但是如果采用FDC2214的话,只需要较小面积的传感器,较为简单的算法即可完美地实现“一脚踢”这一功能。另外朱文斌还介绍说,很多SUV在掀背向上开启时,如果人不留神躲避容易打到头部。所以FDC2214同样也可以安装在掀背底部,当检测到人体时自动停止,这也是一个非常不错的应用。
除此之外,最近风靡的一种独轮平衡车因为小巧便携深受上班一族喜爱。这种独轮平衡车其实也用到了电容检测技术。在踏板上安装电容检测芯片,只有当脚踏上时才会启动电机,否则断电,这样极大地提高了安全性。
除了上文重点介绍的LDC1614和FDC2214之外,TI2015年还有四款同样令人赞叹的传感器产品:磁感应、全集成IC——DRV421;业界最高分辨率压力传感器信号调节器——PGA900;业界首款可整合高精度、低温飘分流电阻器的电流检测放大器——INA250;支持长距离温度追踪和恶劣环境仍可提供高精度的TMP107。此外为了缩短客户的开发周期,TI也都配套推出了相应的评估板。
中国制造2025、工业4.0、物联网、汽车电子等这些名词在2015年不断地被提及,而对于TI传感器部门而言,其中蕴含着巨大的机遇。据朱文斌介绍,2016年TI将会加大PGA900、时间飞行产品、生物检测产品的宣传力度;此外电感、电容、温度、压力、电流检测也持续还会有新产品面世。