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MCP2036
电感式传感器模拟前端器件
产品特点:
完整的电感测量系统:
- 低阻抗电流驱动器
- 传感器/参考线圈多路复用器
- 高频率检测器
工作电压: 2.7 5.5V
低功耗待机模式
增益和频率由外部无源设置
组件
描述:
MCP2036的电感传感器模拟前端
( AFE ),结合了所有必要的模拟功能
一个完整的电感测量系统。
该装置包括:
高频率,电流模式线圈驱动器
令人兴奋的传感器线圈。
同步检波器,用于将交流电感
电压转换成直流电平。
输出放大器/滤波器来提高分辨率和
限制噪声。
单个虚拟接地参考电压发生器
电源工作。
该器件采用14引脚PDIP , SOIC和可用
16引脚QFN封装:
典型应用:
恶劣环境感应键盘
感应式转速传感器接口
电感式位移传感器接口
电感式力传感器接口
封装类型
MCP2036
14引脚PDIP , SOIC
V
REF
1
LREF 2
LBTN 3
V
DD
4
DRVOUT 5
DRVIN 6
CLK 7
MCP2036
16引脚QFN
16 V
REF
13 V
DET +
12 V
DET-
11 V
DETOUT
10 V
SS
9保留
REFSEL 7
DRVIN 5
CLK 6
CS 8
15 NC
13 V
DET-
12 V
DETOUT
11 V
SS
10保留
9 CS
8 REFSEL
LREF 1
LBTN 2
V
DD
3
DRVOUT 4
2009年Microchip的科技公司
14 NC
14 V
DET +
DS22186B第1页
MCP2036
1.0
功能说明
该MCP2036通过测量传感器线圈的阻抗
令人兴奋的利用脉冲直流电流的线圈,并
测量所产生的交流电压的振幅
波形。驱动电流是通过将生成的
片上电流放大器/驱动器,其采用了
高频三角波存在于
DRVIN输入,并放大成脉冲DC电流
对于传感器线圈激磁的串联组合。
LREF
LBTN
CLK
穿过线圈产生的交流电压,然后
电容耦合到LBTN和LREF输入。
2K的输入和之间的输入电阻
虚地抵消了AC输入电压高达该
由参考电压产生的信号接地
发生器,如图
图1-1 。
输入多路复用器
REFSEL
1
0
10K
运算。安培。块
V
DET +
+
V
SS
混频器
V
DET-
V
DD
电感器的关键驱动
电压
参考
V
REF
10K
V
DETOUT
-
CS
DRVIN
DRVOUT
图1-1:
MCP2036框图
DS22186B第2页
2009年Microchip的科技公司
MCP2036
CD4052
0
1
2
3
10Ω
MCP2036
DRVOUT
V
DET-
V
DETOUT
0
1
2
3
10nF
关键线圈
LREF
LREF
REFSEL
I / O
I / O
I / O
I / O
10nF
LBTN
CS
V
REF
DRVIN
CLK
R
IN
C
IN
PWM
ADC
C
ADC
R
ADC
C
滤波器
V
DET +
R
收益
C
滤波器
R
收益
C
RGND
PIC
微控制器
图1-2:
MCP2036典型应用
该检测器的增益由两对电阻器的设置;
一对是之间的内部固定电阻器系列
混频器和放大器。第二个
电阻对是两个外部增益设置电阻器
(R
收益
) 。这两个电容(C
滤波器
)与平行
外部增益设置电阻器组成的低通滤波器
其中,脉冲DC输出信号转换成一个
平滑的直流电压,该电压正比于交流
传感器电压输入。该系统的输出是
本上在V
DETOUT
销,其驱动
微控制器的ADC输入转换成数字
值。
用于检测器/放大器的虚地参考
由第二内部运算放大器产生其中
produces a virtual ground equal to ½ the supply
电压。虚拟地提供外部的
V
REF
输出和内部使用的整个
检测电路,允许单电源工作。一
小的外部电容来稳定这个
输出噪声的限制。
线圈的电压,然后多路复用成
由LBTN / LREF同步检测部分
多路复用器。这使得微控制器选择
该信号由检测器采样。该探测器
线圈的电压转换成使用一个DC电平
混频器,放大器和滤波器。
混频器是由通过驱动两个开关
时钟本在CLK信号的输入。开关
切换倒相之间的放大器/滤波器
非反相拓扑结构,在一个速率等于时钟输入
频率。这个反相并放大的负侧
信号,同时放大的正侧。该
结果是具有峰值电压的脉冲直流信号,
成比例的AC线圈电压的振幅。
2009年Microchip的科技公司
DS22186B第3页
MCP2036
1.1
线圈驱动器
1.2
线圈驱动器产生激励电流为
传感器线圈。
线圈驱动器的输入是从该数字时钟产生的
供给到CLK输入。数字信号是第一
通过低通滤波器滤波,R的组成
IN
C
IN
,并传递给DRVIN输入。司机会
创建阶段和比例的三角电流
随着输入电压。由于数字驱动器插入
R
IN
-C
IN
过滤器具有50%的占空比,在该电压
DRVIN投入将在V为中心
DD
/ 2 。关系
电压,电流,电感和频率之间是
所示
公式1-1 。
同步检波器和输出
扩音器
所述同步检测器具有两个输入, LREF和
LBTN ,由REFSEL选择。这两种路线的信号
到检测器的混频器。频率
然后混频器交流波形变为脉冲直流变换
被放大和滤波后的信号。
该放大器的增益是用户可设置的,使用的是
外部电阻,R
收益
(见
公式1-2 ) 。
公式1-2 :
收益
R
收益
10kOhm
一个ADC加固件算法,然后将数字化
检测器的输出电压,并使用所得到的数据,以
检测按键事件。
注意:
输出放大器/滤波器使用
差动连接,因此其输出为
集中到V
REF
(V
DD
/ 2)。振幅
所检测的信号,应计算
如在电压之间的差
所述检测器和所述参考输出
电压。
公式1-1:
ΔV
OUT
=
( ΔI
DRV
L
COIL
2
F
DRV
)
V
OUT
=脉冲输出电压
ΔI
DRV
= AC驱动电流幅值
F
DRV
= AC驱动电流频率
L
COIL
传感器线圈的电感=
注意:
这些方程假设50%的占空比。
1.3
虚拟接地参考电压
电路
同时创建的反相和非反相放大器
拓扑,伪拆供电设计是必需的。对
生成所需的双电源供电,电源分路器是
包括在内,这由creat-生成的虚拟接地
荷兰国际集团在V的电压输出
DD
/ 2 。输出用于由
的检测器/放大器节的外部无源网络
灰作为在非反相输入端的参考。旁路
需要0.1uF的电容,以保证稳定
的输出。对于基准精度,不超过3毫安更多
应供给至,或来自基准绘制
输出引脚。
DS22186B第4页
2009年Microchip的科技公司
MCP2036
2.0
引脚说明
销的说明中列出了
表2-1 。
表2-1:
垫名称
引脚功能表
引脚数
14个引脚
16针
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
OUT
IN
IN
PWR
OUT
IN
IN
IN
IN
PWR
OUT
IN
IN
AN
AN
AN
AN
AN
AN
CMOS
CMOS
CMOS
AN
AN
AN
AN
参考电压
参考输入电感
有源电感的输入
电源
电流驱动器输出电感器
电流驱动器输入
时钟信号
探测器选择输入
片选信号,低电平有效
必须连接到GND正常
操作。
电源地。
检测器的输出电压
负的输入输出检测器
正输入输出检测器
无连接
无连接
I / O
TYPE
描述
V
REF
LREF
LBTN
V
DD
DRVOUT
DRVIN
CLK
REFSEL
CS
版权所有
V
SS
V
DETOUT
V
DET-
V
DET +
NC
NC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2.1
片选( CS )
2.4
电感器输入( LREF , LBTN )
该电路是完全启用时,逻辑低应用
到CS输入。在低功耗模式下,电路进入
当一个逻辑高电平被施加到该输入端。中
低功耗模式下,检测器输出电压下降到
V
REF
和供电电流减少到0.5
μA
( TYP。 ) 。
该引脚具有内部上拉电阻,以确保
适当选择的电路的。
这些引脚输入的外部线圈(参考
和传感器) 。输入应该是交流耦合到
线圈由一个10nF的陶瓷电容。
2.5
输入选择( REFSEL )
所使用的线圈输入之间选择数字输入
(参考和传感器) 。
2.2
参考电压(
V
REF
)
2.6
时钟(CLK)
V
REF
是一个中等规模的参考输出。它可以和源
水槽小电流,并具有低的输出阻抗。一
100nF的和1μF的电容负载需要
靠近该引脚。
外部时钟输入同步
检测交流电源的波形上的线圈。时钟
信号也被用来产生三角波形
适用于线圈驱动器的输入。
2.3
电源(V
DD
, V
SS
)
2.7
电感器驱动器输入( DRVIN )
在V
DD
引脚是电源引脚的模拟和
在MCP2036内部数字电路。该引脚需要
100nF的一个适当的旁路电容。电压
在此引脚应保持在2.7V - 5.5V范围
对于指定的操作。
在V
SS
脚是接地引脚和电流回路
路径,用于模拟和数字电路
MCP2036 。如果一个模拟地平面,它是
建议将器件连接至模拟
印刷电路板的接地平面。
模拟输入到线圈驱动器。三角
施加到该输入波形应该是同相
时钟信号以获得最佳性能。
2.8
电感器驱动器输出( DRVOUT )
驱动器的输出用于激励传感器线圈。它是一个
电流模式输出设计用于驱动小型电感
负载。
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