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光学心率传感器的用途及基本工作原理解析

2018年08月28日 14:45 次阅读

大部分可穿戴设备采用光电容积脉搏波描记法(PPG)来测量心率及其他生物计量指标。PPG是一种将光照进皮肤并测量因血液流动而产生的光散射的方法。该方法非常简单,光学心率传感器基于以下工作原理:当血流动力发生变化时,例如血脉搏率(心率)或血容积(心输出量)发生变化时,进入人体的光会发生可预见的散射。下图1介绍了光学心率传感器的主要元件和基本工作原理。

光学心率传感器的用途及基本工作原理解析

图 1:光学心率传感器的基本结构与运行

光学心率传感器使用四个主要技术元件来测量心率:

光发射器 - 通常至少由两个光发射二极管(LED)构成,它们会将光波照进皮肤内部。

光电二极管和模拟前端(AFE) - 这些元件捕获穿戴者折射的光,并将这些模拟信号转换成数字信号用于计算可实际应用的心率数据。

加速计 - 加速计可测量运动,与光信号结合运用,作为PPG算法的输入。

算法 - 算法能够处理来自AFE和加速计的信号,然后将处理后的信号叠加到PPG波形上,由此可生成持续的、运动容错心率数据和其他生物计量数据。

光学心率传感器可以测量什么?

光学心率传感器可生成测量心率的PPG波形并将该心率数据作为基础生物计量值,但是利用PPG波形可以测量的对象远不止于此。尽管很难取得和维护精确的PPG测量结果(我们将在下一篇详细论述它),但是如果您能够成功获得精确的PPG测量结果,它将发挥强大的作用。高品质PPG信号是当今市场需求的大量生物计量的基础。图2是经过简化的PPG信号,该信号代表了多个生物计量的测量结果。

光学心率传感器的用途及基本工作原理解析

图 2:典型的PPG波形

下面我们进一步详细解读某些光学心率传感器可以测得的结果:

呼吸率 - 休息时的呼吸率越低,通常这表明身体状况越好。

最大摄氧量(VO2max)– VO2测量人体可以摄入的最大氧气量,是人们广泛使用的有氧耐力指标。

血氧水平(SpO2) - 是指血液中的氧气浓度。

R-R间期(心率变异率)- R-R间期是血脉冲的间隔时间;一般而言,心跳间隔时间越长越好。R-R间期分析,可用作压力水平和不同心脏问题的指标。

血压 - 通过PPG传感器信号,无需使用血压计即可测量血压。

血液灌注 - 灌注是指人体推动血液流经循环系统的能力,特别是在濒于死亡时流经全身毛细血管床的能力。因为PPG传感器可跟踪血液流动,所以可以测量血流相对灌注率及血液灌注水平的变化。

心效率 - 这是心脑血管健康和身体状况的另一个指标,一般来说,它测量的是心脏每搏的做功效率。

光学心率传感器带来的挑战

设计可穿戴设备上的光学心率传感器的难度很高,因为设计方法会受到人体运动的很大影响。为了弥补这一点,您需要强大的光力学和信号提取算法。图3说明了您在设计光学心率传感器时可能面临的部分主要挑战。

光学心率传感器的用途及基本工作原理解析

图 3:集成光学心率传感器的主要挑战

光力学

下面进一步介绍有关PPG传感器集成的光力学考虑事项:

光力学耦合 - 在传感器与人体之间是否能够高效进行双向光导与耦合?使血流信号最大化和向传感器施加噪音的环境噪音(如日光)最小化,是其中的关键。

是否为人体部位使用了正确的波长?不同部位需要不同的波长,因为各部位的生理构造不同,并且环境噪音对不同部位的影响不同。

设计是否使用了多个发射器,它们的间距是否正确?发射器的间距很重要,正确布放才能确保您测量到足够量的正确类型的血流,且测量结果具有较少的伪影。

在体育锻炼或身体运动过程中,诸如皮肤与传感器之间的位移量等机械力学作用是否最小?这对许多佩戴可穿戴设备进行活动的常见情况都是个问题,比如跑步、慢跑和健身房锻炼。

信号提取算法

下面进一步介绍有关信号提取考虑事项的详细信息:

算法是否在多元化的人群中进行过验证?这一点很重要,只有进行过此类验证才能保证设备能够适应多种肤色、不同性别、不同体型和健康状况而正常运行。

算法是否有抵抗多种类型运动噪音的强健性?算法必须能够在各种活动期间正常工作,包括步行、跑步(高速稳定的跑步和间歇训练)、疾跑、健身房训练及打字或开车等日常行为。

算法是否能够持续改进,以便能够处理更多用例和新型生物计量?这种技术和可穿戴设备市场正在迅速发展,您必须不断创新,才可满足不断变化的客户需求。

我希望大家能够通过本篇博客了解一些有关PPG传感器系统工作原理及可测量内容的知识。本系列的下一篇博文将探讨将这种技术集成到各类设备(手表、健身手环和耳塞等)的最佳实践。

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LM95214 具有 SMBus 接口的 ±2°...

The LM95214 device is an 11-bit digital temperature sensor with a 2-wire SystemManagement Bus (SMBus) interface that can very accurately monitor the temperature of four remotediodes as well as its own temperature. The four remote diodes can be external devices such asmicroprocessors, graphics processors that target the ideality of a 2N3904 transistor ordiode-connected 2N3904s. The LM95214 reports temperature in two different formats for +127.875°C/–128°C range and0°C/255°C range. The LM95214 TCRIT1, TCRIT2 andTCRIT3 outputs are triggered when any unmasked channel exceeds itscorresponding programmable limit and can be used to shutdown the system, to turn on the system fansor as a microcontroller interrupt function. The current status of theTCRIT1, TCRIT2, and TCRIT3pins can be read back from the status registers. Mask registers are available for further controlof the TCRIT outputs. Two LM95214 remote temperature c...

发表于 2018-08-17 16:59 13次阅读
LM95214 具有 SMBus 接口的 ±2°...

TMP464 5 通道(4 条远程通道和 1 条...

TMP464器件是一款使用双线制 SMBus或 I2C 兼容接口的高精度低功耗温度传感器。除了本地温度外,还可以同时监控多达四个连接远程二极管的温度区域。聚合系统中的温度测量可通过缩小保护频带提升性能,并且可以降低电路板复杂程度。典型用例为监测服务器和电信设备等复杂系统中不同处理器(如MCU、GPU 和 FPGA)的温度。该 器件 将诸如串联电阻抵消、可编程非理想性因子、可编程偏移和可编程温度限值等高级特性完美结合,提供了一套精度和抗扰度更高且稳健耐用的温度监控解决方案。四个远程通道(以及本地通道)均可独立编程,设定两个在测量位置的相应温度超出对应值时触发的阈值。此外,还可通过可编程迟滞设置避免阈值持续切换。TMP464 器件可提供高测量精度(0.75°C) 和测量分辨率 (0.0625°C)。该器件还支持低电压轨(1.7V 至 3.6V)和通用双线制接口,采用高空间利用率的小型封装(3mm × 3mm),可在计算系统中轻松集成。远程结支持 –55°C 至 +150°C 的温度范围。TMP464 的预编程温度限制为 125°C。 特性 4 通道远程二极管温度传感器本地和远程精度:±0.75°C(最大值) 温度分辨率:0.0625°C 电源和逻辑电压范围:1...

发表于 2018-08-17 16:57 2次阅读
TMP464 5 通道(4 条远程通道和 1 条...

LM95213 具有 SMBus 接口的 ±2°...

The LM95213 is an 11-bit digital temperature sensor with a 2-wire System Management Bus (SMBus) interface that can monitor the temperature of two remote diodes as well as its own temperature. The LM95213 can be used to very accurately monitor the temperature of up to two external devices such as microprocessors, graphics processors or diode-connected 2N3904s. The LM95213 reports temperature in two different formats for +127.875°C/–128°C range and 0°C/255°C range. The LM95213 TCRIT1, TCRIT2 and TCRIT3 outputs are triggered when any unmasked channel exceeds its corresponding programmable limit and can be used to shutdown the system, to turn on the system fans or as a microcontroller interrupt function. The current status of the TCRIT1, TCRIT2 and TCRIT3 pins can be read back from the status registers. Mask registers are available for further control of the TCRIT outputs. The LM95213's remote temperature channels...

发表于 2018-08-17 16:55 3次阅读
LM95213 具有 SMBus 接口的 ±2°...

TMP708 采用 SOT-23 封装的电阻可编...

TMP708 是一款全集成式电阻可编程温度开关,其温度阈值仅由一个外部电阻在整个运行范围内进行设定。TMP708 提供一个低电平有效的开漏输出,可由电压介于 2.7V 至 5.5V 范围内的电源供电。温度阈值精度通常为 ±0.5°C,最大值为 ±3°C(60°C 至 100°C)。静态消耗电流的典型值为 40µA。可通过选择引脚来确定 10°C 或者 30°C 的温度滞后。TMP708 采用 5 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT-23) 封装。     特性 阈值精度:典型值 ±0.5°C 最大值 ±3°C(60°C 至 100°C) 由 1% 外部电阻设定的温度阈值 低静态电流:40µA(典型值) 开漏、低电平有效输出级 可通过引脚选择的 10°C 或者 30°C 温度滞后 VCC = 0.8 V 上指定的复位操作 电源范围:2.7V 至 5.5V 封装:5 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT)-23 All trademarks are the property of their respective owners. 参数 与其它产品相比 温度开关   Operating Temperature Range (C) Accuracy Over Temp Range (Max) (C) Sensor Gain (mV/Deg C) SetPoint Value (deg C) SetPoint Type Output Type Supply Vo...

发表于 2018-08-17 16:52 5次阅读
TMP708 采用 SOT-23 封装的电阻可编...

DRV5023-Q1 DRV5023-Q1 数字...

DRV5023-Q1 器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护 特性的磁场感测解决方案。当施加的磁通量密度超过 BOP 阈值时,DRV5023-Q1 开漏输出将会转低。输出将保持低电平,直到磁通量密度降至 BRP 以下之后变为高阻抗。输出灌电流能力为 30mA。反向极性保护高达 -22V 的宽工作电压范围(2.7 至 38V)使得此器件广泛适用于各种汽车 应用。该器件提供针对反向电源情况、负载突降以及输出短路或过流故障的内部保护功能。 特性 数字单极性开关霍尔传感器 符合汽车类应用的 AEC-Q100 标准 1 级:TA = –40 至 125°C(Q,请参见器件命名规则)0 级:TA = –40 至 150°C(E,请参见器件命名规则) 反向输出选项 (FI)出色的温度稳定性 温度范围内的灵敏度为 ±10% 多个灵敏度选项 (BOP/BRP): 3.5/2 mT(FA、FI,请参见器件命名规则)6.9 / 3.2 mT(AJ,请参见器件命名规则)14.5/6 mT(BI,请参见器件命名规则)支持宽电压范围 2.7V 至 38V无需外部稳压器 开漏输出(30mA 灌电流)35µs 快速上电时间小型封装尺寸 表面贴装 3 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT)-23 (D...

发表于 2018-08-17 16:49 2次阅读
DRV5023-Q1 DRV5023-Q1 数字...

DRV5053-Q1 汽车类模拟双极霍尔效应传感...

DRV5053-Q1 器件是一款斩波稳定霍尔 IC,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测解决方案。 0V 至 2V 模拟输出可对施加的磁感应强度做出线性响应,并且能够辨别磁场方向的极性。 反向极性保护高达 -22V 的宽工作电压范围(2.7V 至 38V)使得此器件适用于广泛的汽车和消费类应用。 针对反向电源情况、负载突降和输出短路或过流提供内部保护功能。 特性 线性输出霍尔传感器 符合汽车应用要求的 AEC-Q100 标准 1 级:TA = –40 至 125°C(Q,请见) 0 级:TA = –40 至 150°C(E,请见) 出色的温度稳定性 温度范围内的灵敏度为 ±10% 高灵敏度选项: –11mV/mT(OA,请见) –23mV/mT (PA) –45mV/mT (RA) –90mV/mT (VA) +23mV/mT (CA) +45mV/mT (EA) 支持宽电压范围 2.7V 至 38V 无需外部稳压器 放大的输出级 2.3mA 灌电流,300µA 拉电流 输出电压:0.2V 至 1.8V B = 0mT,OUT = 1V 快速上电:35µs 小型封装尺寸 表面贴装 3 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT)-23 (DBZ) 2.92mm × 2.37mm 插入式 3 引脚系统级封装 (SIP) (LPG) 4.00mm ×...

发表于 2018-08-17 16:46 31次阅读
DRV5053-Q1 汽车类模拟双极霍尔效应传感...

DRV5013 DRV5013 数字锁存霍尔 I...

DRV5013 器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测 解决方案。 磁场由数字双极锁存输出表示。该集成电路 (IC) 配有一个灌电流能力达 30mA 的漏极开路输出级。反向极性保护高达 -22V 的宽工作电压范围(2.5 至 38V)使得此器件广泛适用于各种工业 应用。 提供针对反向电源情况、抛负载和输出短路或者过流的内部保护功能。 特性 数字双极锁存霍尔传感器 出色的温度稳定性 在温度范围内 BOP ±10% 多种灵敏度选项 (BOP/BRP) 1.3/–1.3mT(FA,请参见) 2.7/-2.7mT(AD,请参见) 6/-6mT(AG,请参见) 12/-12mT(BC,请参见) 支持宽电压范围 2.5V 至 38V 无需外部稳压器 宽运行电压范围 TA = -40 至 125°C(Q,请见 ) 开漏输出(30mA 灌电流) 35µs 短暂上电时间 小型封装尺寸 表面贴装 3 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT)-23 (DBZ) 2.92mm × 2.37mm 插入式 3 引脚 TO-92 (LPG) 4.00mm × 3.15mm 保护 特性 反向电源保护(高达 -22V) 支持高达 40V 抛负载 输出短路保护 输出电流限制 应用 电动工具 流量计 阀门和螺线管状态...

发表于 2018-08-17 16:44 30次阅读
DRV5013 DRV5013 数字锁存霍尔 I...

DRV5053 DRV5053 数字锁存霍尔效应...

DRV5053 器件是一款斩波稳定霍尔 IC,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测解决方案。 0V 至 2V 模拟输出可对施加的磁感应强度做出线性响应,并且能够辨别磁场方向的极性。 反向极性保护高达 -22V 的宽工作电压范围( 至 38V)使得此器件适用于广泛的和消费类应用。 针对反向电源情况、负载突降和输出短路或过流提供内部保护功能。 特性 线性输出霍尔传感器 出色的温度稳定性 温度范围内的灵敏度为 ±10% 高灵敏度选项: –11mV/mT(OA,请见) –23mV/mT (PA) –45mV/mT (RA) –90mV/mT (VA) +23mV/mT (CA) +45mV/mT (EA) 支持宽电压范围 至 38V 无需外部稳压器 放大的输出级 2.3mA 灌电流,300µA 拉电流 输出电压:0.2V 至 1.8V B = 0mT,OUT = 1V 快速上电:35µs 小型封装尺寸 表面贴装 3 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT)-23 (DBZ) 2.92mm × 2.37mm 插入式 3 引脚系统级封装 (SIP) (LPG) 4.00mm × 3.15mm 保护特性 反向电源保护(高达 -22V) 支持高达 40V 抛负载 输出短路保护 应用 流量计 对接调整 振动校正 减震器控制 All trade...

发表于 2018-08-17 16:44 18次阅读
DRV5053 DRV5053 数字锁存霍尔效应...

PGA400-EP 增强型产品,具有微控制器的可...

PGA400-EP 是一个针对压阻、应变仪和电容感测元件的接口器件。 此器件组装有直接连接至传感元件的模拟前端并带有电压稳压器和振荡器。 此器件还包括三角积分模数转换器,8051 WARP 内核微处理器和 OTP 内存。 传感器补偿算法可由软件执行。 PGA400-EP 还包括 2 个 DAC 输出。 特性 模拟特性 针对阻性桥式传感器的模拟前端 针对电容传感器的自振荡解调器 片上温度传感器 可编程增益 用于信号信道的 16 位,1MHz 三角积分模数转换器 用于温度信道的 10 位,三角积分模数转换器 两个 12 位数模转换器 (DAC) 输出 数字特性微控制器内核 10MHz 8051 WARP 核心 每个指令周期 2 个时钟片载振荡器 内存8KB 一次性可编程 (OTP) 内存 89 字节 EEPROM 256 字节数据 SRAM 外设特性串行外设接口 (SPI™) 内置集成电路 (I2C™) 一线制接口 两个输入捕捉端口 两个输出比较端口 软件安全装置定时器 振荡器安全装置 电源管理控制 模拟低压检测 一般特性电源:4.5V 至 5.5V 可操作,-5.5V 至 16V 绝对最大值 塑料超薄四方扁平无引线 (PVQFN)-36 封装 支持工业感测应用 受控基线 一个组装和测试...

发表于 2018-08-17 16:40 17次阅读
PGA400-EP 增强型产品,具有微控制器的可...

DRV5033-Q1 DRV5033-Q1 数字...

DRV5033-Q1 器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测 功能。 DRV5033-Q1 对磁场两极方向的响应相同。当应用的磁通量密度超过 BOP 阈值时,DRV5033-Q1 开漏输出变为低电平。输出将保持低电平,直到磁通量密度降至 BRP 以下之后变为高阻抗。输出灌电流能力为 30mA。反向极性保护高达 -22V 的宽工作电压范围(2.7 至 38V)使得此器件广泛适用于各种汽车 信号。 该器件提供针对反向电源情况、负载突降以及输出短路或过流故障的内部保护功能。 特性 数字全极开关霍尔传感器 符合汽车类应用的 AEC-Q100 标准 1 级:TA = –40 至 125°C(Q,请见) 0 级:TA = –40 至 150°C(E,请见) 出色的温度稳定性 在温度范围内 BOP ±10% 多种灵敏度选项 (BOP/BRP): ±3.5/±2mT(FA,请参见) ±6.9/±3.5mT(AJ,请参见 ) 检测南北磁场 支持宽电压范围 2.7V 至 38V 无需外部稳压器 开漏输出(30mA 灌电流) 35µs 快速上电时间 小型封装尺寸 表面贴装 3 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT)-23 (DBZ) 2.92mm × 2.37mm 插入式 3 引脚 TO...

发表于 2018-08-17 16:39 15次阅读
DRV5033-Q1 DRV5033-Q1 数字...

DRV5023 DRV5023 数字锁存霍尔效应...

DRV5023 器件是一款斩波稳定霍尔效应传感器,能够在整个温度范围内提供具有出色灵敏度稳定性和集成保护特性的磁场感测 解决方案。 当应用的磁通量密度超过 BOP 阈值时,DRV5023 开漏输出变为低电平。输出将保持低电平,直到磁通量密度降至 BRP 以下之后变为高阻抗。输出灌电流能力为 30mA。反向极性保护高达 -22V 的宽工作电压范围(2.5 至 38V)使得此器件广泛适用于各种工业 信号。 该器件提供针对反向电源情况、负载突降以及输出短路或过流故障的内部保护功能。 特性 数字单极性开关霍尔传感器 出色的温度稳定性 温度范围内的灵敏度为 ±10% 多个灵敏度选项 (BOP/BRP): 3.5/2mT(FA,请参见) 6.9/3.2mT(AJ,请参见 ) 14.5/6mT(BI,请参见 ) 支持宽电压范围 2.5V 至 38V 无需外部稳压器 宽运行电压范围 TA = -40 至 125°C(Q,请见 ) 开漏输出(30mA 灌电流) 35µs 快速上电时间 小型封装尺寸 表面贴装 3 引脚小外形尺寸晶体管 (SOT)-23 (DBZ) 2.92mm × 2.37mm 插入式 3 引脚 TO-92 (LPG) 4.00mm × 3.15mm 保护 特性 反向电源保护(高达 -22V) 支持高达 40V 抛负载 输出短路保护...

发表于 2018-08-17 16:37 27次阅读
DRV5023 DRV5023 数字锁存霍尔效应...

PGA900 具有数字和模拟输出的可编程传感器信...

PGA900 是一款面向电阻式检测应用的信号 调节器。该器件适用于多种检测元件类型。PGA900 通过两个模拟前端通道对其输入信号进行放大和数字化调节。通过片上 ARM Cortex M0 处理器中的用户可编程软件,PGA900 可以执行线性化、温度补偿及其他用户定义的补偿算法。经调节的信号可以三线制比例电压、绝对电压、二线制 4-20mA 电流回路或 PWM 的形式输出。该器件还可以通过 SPI、I2C、通用异步收发器 (UART) 和 2 个通用输入输出 (GPIO) 端口访问数据和配置寄存器。此外,凭借独特的 OWI,该器件可以通过电源引脚进行单线通信和配置,无需使用额外线路。PGA900 的工作电压范围为 3.3V 至 30V,工作温度范围为 –40°C 至 +150°C。 特性 高精度、低噪声、低功耗、小尺寸阻性传感器信号调节器用户可编程的温度和非线性补偿片上 ARM® Cortex®M0 微处理器,允许用户开发和实现校准补偿标定算法单线接口,支持通过电源引脚进行通信,无需使用额外线路片上电源管理支持 3.3V 至 30V 的宽电源电压范围工作温度范围:–40°C 至 +150°C存储器8kB 软件存储器128 字节 EEPROM1kB 数据 SRAM传感器灵敏度可调节...

发表于 2018-08-17 16:35 16次阅读
PGA900 具有数字和模拟输出的可编程传感器信...

PGA300 PGA300 压力传感器信号调节器

PGA300 器件提供了一个适用于压阻式和应力计压感元件的接口。该器件具有可编程模拟前端 (AFE)、模数转换器 (ADC) 和数字信号处理功能。这是一套完整的片上系统 (SoC) 解决方案,可直接连接传感元件。此外,PGA300 器件还集成了稳压器和振荡器,最大程度地减少了外部组件数。该器件采用三阶温度和非线性补偿实现高精度。凭借单线制串行接口 (OWI),可以通过电源引脚实现外部通信,从而简化系统校准过程。集成 DAC 支持绝对电压、比例电压以及 4mA 至 20mA 的电流回路输出。 特性 模拟 特性适用于阻性桥式传感器的模拟前端 传感器灵敏度可调节范围:1mV/V 至 135mV/V 片上温度传感器 可编程增益 适用于信号通道的 16 位 Σ-Δ 模数转换器 适用于温度通道的 16 位 Σ-Δ 模数转换器 14 位输出数模转换器 (DAC) 数字 特性整个温度范围内的 FSO 精度 < 0.1% 系统响应时间 < 220µs 三阶偏移、增益和非线性温度补偿 诊断功能 集成 EEPROM 用于存储器件操作、校准数据和用户数据 外设 特性单线接口,可通过电源引脚进行通信,无需额外使用线路 4mA 至 20mA 电流回路接口 比例电压输出和绝对电压输出 电源管理控制 模拟...

发表于 2018-08-17 16:33 8次阅读
PGA300 PGA300 压力传感器信号调节器

LMP93601 用于楼宇自动化的 LMP936...

LMP93601 是一款经优化的模拟前端 (AFE),此模拟前端用于检测热电堆阵列(高达 16 x 16)的占用情况,以及热电堆质量流量传感器。 此 AFE 以非常适合于监控热电堆传感器的采样速率将出色噪声性能、低偏移电压、高增益和低功耗组合在一起。 LMP93601 是一款采用超薄四方扁平无引线 (WQFN)-24 封装的高精度,16 位,模数转换器 (ADC)。 此器件特有三个差分抗 EMI 输入,一个低噪声、高增益可编程增益放大器 (PGA),一个电平位移电压源,一个内部基准和一个可编程采样速率。 LMP93601 通过一个 SPI 兼容接口实现的很多集成特性和简单控制简化了热电堆传感器信号的高精度测量。 特性 高增益、高达 4096 可编程 低增益误差漂移,< 10ppm/°C 低偏移电压和漂移;1uV,50nV/°C 低输入偏置电流,1.3nA 低输入偏移电流,120pA 针对电平位移的 VCM 输出信号,AVDD/3 三个差分抗电磁干扰 (EMI) 输入 16 位三角积分 (Δ∑) 模数转换器 低噪声性能,有效位数 (ENOB) 15.3 位 四输出数据速率,高达 1.3kSPS 针对 ADC 的内部电压基准 SPI 接口传输速率,20MHz 掉电检测 可编程增益放大器...

发表于 2018-08-17 16:31 12次阅读
LMP93601 用于楼宇自动化的 LMP936...

PGA411-Q1 PGA41x-Q1 具有内置...

PGA411-Q1 器件是一款集成有激励器放大器和升压稳压器电源的旋转变压器数字转换器,能够激励和读取旋转变压器传感器上的正弦角和余弦角。凭借集成的激励器放大器和带保护的升压电源,PGA411-Q1 器件消除了对大多数外部组件和无源组件的需求,从而降低了物料清单 (BOM) 成本并减小了在印刷电路板 (PCB) 上占用的空间。此外,PGA411-Q1 器件还可通过内部时钟生成正弦波,用以激励传感器。凭借模拟前端 (AFE) 的架构,用户能够获得 10 位或 12 位分辨率的角位置和速度输出。PGA411-Q1 器件的高集成度还体现在为每个内部模块提供了相关诊断和保护。集成的诊断监视器可通过专用引脚将故障条件以中断信号形式发送给 MCU。这些 特性 提升了旋变传感器选择方面的灵活性以及平台可扩展性。此外,PGA411-Q1 是根据 ISO 26262 标准的要求设计的,适合功能安全 应用。 特性 符合汽车 应用标准具有符合 AEC-Q100 标准的下列结果: 器件温度 1 级:-40℃ 至 +125℃ 的环境运行温度范围 器件人体模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 分类等级 2 器件组件充电模式 (CDM) ESD 分类等级 C4B旋转变压器数字转换器 (RDC)激励器前置放大...

发表于 2018-08-17 16:27 4次阅读
PGA411-Q1 PGA41x-Q1 具有内置...

OPT3007 超薄环境光传感器 (ALS)

OPT3007 是一款用于测量人眼可见光强度的单芯片照度计。OPT3007 采用超小型 PicoStar 封装,因此该器件适用于狭小空间。OPT3007 具有固定的寻址方案,使该器件仅在连接四个引脚的情况下即可工作。因此,PCB 设计人员能够针对主动传感器区域设计更大的开口。传感器的精密光谱响应与人眼的明视响应高度匹配。OPT3007 具有强烈的红外 (IR) 阻隔作用,在所有光源条件下均可测量人眼的可见光强度。对于需要将传感器安装在深色玻璃下的设计而言,这种红外阻隔功能还有助于保持高精度。OPT3007 通常与背光 IC 或照明控制系统配合使用,能够为用户构建基于光的各项体验,可作为光电二极管、光敏电阻或低性能环境光传感器的理想替代产品。凭借内置的满量程设置功能,无需手动选择满量程范围即可在 0.01 lux 至 83k lux 范围内进行测量。此功能允许在 23 位有效动态范围内进行光测量。数字操作可灵活用于系统集成。测量既可连续进行也可单次触发。数字输出通过兼容 I2C 和 SMBus 的双线制串行接口进行报告。 特性 采用精密光学滤波,以与人眼匹配: 可阻隔 99%(典型值)以上的红外线 (IR) 自动满量程设置功能测量范围:0.01 Lux 至 83,00...

发表于 2018-08-17 16:20 0次阅读
OPT3007 超薄环境光传感器 (ALS)

PGA970 LVDT 传感器信号调节器

PGA970器件是一款具有高级信号处理功能的高集成度片上系统 LVDT 传感器信号调节器。该器件配有一个三通道、低噪声、可编程增益模拟前端,允许直接连接感测元件,后接三个独立的 24 位 Δ-Σ ADC。 此外,该器件包含的数字信号解调模块可连接到集成的 ARM-Cortex M0 MCU,从而执行器件非易失性存储器中存储的定制传感器补偿算法。该器件可使用 SPI、OWI、GPIO 或 PWM 数字接口与外部系统通信。模拟输出通过一个 14 位 DAC 和可编程增益放大器来提供支持,从而提供基准或绝对电压输出。感测元件激励通过集成的波形发生器和波形放大器来实现。波形信号数据根据用户自定义存储在指定的 RAM 存储区。 除了主要的功能组件之外,PGA970器件还配有额外的支持电路,例如器件诊断、传感器诊断和集成型温度传感器。这些电路可共同为整个系统和感测元件提供保护及相关完整性信息。该器件还包含一个栅极控制器电路,可在系统电源电压超过 30V 时搭配外部耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 一同调节器件电源电压。 特性 模拟 特性适用于线性可变差动变压器 (LVDT) 传感器的可编程增益模拟前端 激励波形发生器和放...

发表于 2018-08-17 15:53 0次阅读
PGA970 LVDT 传感器信号调节器

DRV425 磁通门磁场传感器

DRV425 专为单轴磁场感测 需要快速切换频率的应用, 而设计,可实现电气隔离式高灵敏度精密直流和交流磁场测量。该器件可提供独特且专有的集成磁通门传感器 (IFG)。该传感器内置一个补偿线圈,支持 ±2mT 的高精度感测范围,测量带宽最高可达 47kHz。该传感器的低偏移、低漂移、低噪声特性与内部补偿线圈的精确增益、低增益漂移和极低非线性度相结合,可提供无与伦比的磁场测量精度。DRV425 输出与感测到的场强成正比的模拟信号。 DRV425 提供了一组完整 采用,包括内部差分放大器、片上精密基准以及诊断功能,能够最大限度地减少组件数量并削减系统级成本。 DRV425 采用带有 PowerPAD的耐热增强型、无磁性、超薄四方扁平无引线 (WQFN) 封装来实现优化散热,并且在 –40°C 至 +125°C 的扩展工业温度范围内额定运行。 特性 高精度、集成磁通门传感器: 偏移:±8µT(最大值) 偏移漂移:±5nT/°C(典型值) 增益误差: 0.04%(典型值) 增益漂移:±7ppm/°C(典型值) 线性度:±0.1% 噪声:1.5nT/√Hz(典型值) 传感器范围:±2mT(最大值) 范围和增益可通过外部电阻进行调节 可选带宽:47kHz 或 32kHz 精密基准:...

发表于 2018-08-17 15:50 0次阅读
DRV425 磁通门磁场传感器

DRV421 具有集成磁通门传感器的 5 V、闭...

DRV421 设计用于闭环磁流传感解决方案,可实现精密的隔离式直流和交流电流测量。该器件提供专有的集成磁通门传感器以及所需的模拟信号调节功能,从而最大限度减少组件数量和成本。磁通门传感器具有低偏移和漂移,再搭配上优化的前端电路,可提供无与伦比的测量精度。 DRV421 提供驱动电流感测反馈环路所需的全部电路模块。传感器前端电路后跟一个滤波器,经配置可与各种磁芯搭配使用。该器件通过集成的 250mA H 桥来驱动补偿线圈,相比传统的单端驱动方式,可使电流测量范围扩大一倍。该器件同时提供精密基准电压和分流感测放大器,用以生成并驱动模拟输出信号。 特性 高精度、集成磁通门传感器 偏移和漂移:±8µT(最大值),±5nT/°C(典型值) 扩展电流测量范围 H 桥输出驱动:5V 时的典型值为 ±250mA 精密分流感测放大器 偏移和漂移(最大值):±75µV,±2µV/°C 增益误差和漂移(最大值):±0.3%,±5ppm/°C 精密基准 精度和漂移(最大值):±2%,±50ppm/°C 引脚可选电压:2.5V 或 1.65V 可选比例模式:VDD/2 磁芯消磁功能 诊断 特性:超限和错误标志 电源电压范围:3.0V 至 5.5V 在 -40°C 至 +125°C 的扩...

发表于 2018-08-17 15:43 4次阅读
DRV421 具有集成磁通门传感器的 5 V、闭...

OPT3101 基于 ToF 的远距离接近和距离...

OPT3101 器件是一种高速、高分辨率 AFE,适用于基于飞行时间的连续波接近感应和测距。该器件集成了完整的深度处理管道,包括 ADC、时序序列器和数字处理引擎。该器件还具有内置照明驱动器,可覆盖大部分目标 应用供电的绝佳器件。 在高环境抑制比下,该器件可支持非常高的环境条件,包括 130klux 的全日照条件。时序序列器具有高度可配置性,能够针对特定应用提供功耗与性能之间的折衷。该器件提供包含相位、振幅和环境测量结果的深度数据。校准子系统支持相位数据校准,从而校准温度和串扰导致的不准确性 特性 接近感应和距离测量 与各种光电二极管和发射极兼容 在 15 米不模糊的范围内具有 16 位距离输出 高达 4kHz 的采样率 200nA 满标量程信号电流 1kHz 时具有 88dB 信号相位动态范围 支持高达 200µA 的直流环境、60dB 的环境抑制(1kHz 时)不依赖于物体反射率的距离测量 通过去混叠技术使距离范围扩展多达 75m 由可编程序列发生器提供时序灵活性 自适应 HDR 节省功耗并扩展距离范围 可配置事件检测和中断输出机制 通过 I2C 接口实现控制和数据传输 集成照明驱动器,具有高达 173.6mA 的可编程电流控制能力 集成用于校准的温度传感器...

发表于 2018-08-17 15:13 4次阅读
OPT3101 基于 ToF 的远距离接近和距离...

DRV401-Q1 适用于闭环应用的汽车类磁通门...

DRV401-Q1 器件完全符合汽车 应用要求 并适用于电机控制驱动和电池监测系统。与磁传感器搭配使用时,DRV401-Q1 能够以高精确度监测交流和直流电流。 可提供的功能包括:探头激励、探头信号的信号调节、信号环路放大器、补偿线圈的 H 桥驱动器和提供与初级电流成正比的输出电压的模拟信号输出级。它具有过载和故障检测功能,以及瞬态噪声抑制功能。DRV401-Q1 器件可直接驱动补偿线圈或与外部电源驱动器连接。因此,DRV401-Q1 与传感器相结合,可用于测量各种大小的电流。为维持最高精度,DRV401-Q1 可在加电时根据需要对传感器进行去磁。 特性 汽车电子 应用认证具有符合 AEC-Q100 标准的下列结果: 器件温度 1 级:-40℃ 至 +125℃ 的环境运行温度范围 器件人体模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 分类等级 1C器件带电器件模型 (CDM) ESD 分类等级 C6单电源:5V电源输出:H 桥专为驱动电感负载而设计出色的直流精度宽系统带宽高分辨率、低温漂移内置去磁系统丰富的故障检测功能外部高功率驱动器选项紧凑型封装All trademarks are the property of their respective owners. 参数 与其它产品相比 信号调节器   Op...

发表于 2018-08-17 11:49 4次阅读
DRV401-Q1 适用于闭环应用的汽车类磁通门...

DRV401-EP 用于闭环磁流传感器的增强型产...

The DRV401 is designed to control and process signals from specific magnetic current sensors made by VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG (VAC). A variety of current ranges and mechanical configurations are available. Combined with a VAC sensor, the DRV401 monitors both ac and dc currents to high accuracy. Provided functions include: probe excitation, signal conditioning of the probe signal, signal loop amplifier, an H-bridge driver for the compensation coil, and an analog signal output stage that provides an output voltage proportional to the primary current. It offers overload and fault detection, as well as transient noise suppression. The DRV401 can directly drive the compensation coil or connect to external power drivers. Therefore, the DRV401 combines with sensors to measure small to very large currents. To maintain the highest accuracy, the DRV401 can demagnetize (degauss) the sensor at power-up and on demand. 特性 Designe...

发表于 2018-08-10 17:44 35次阅读
DRV401-EP 用于闭环磁流传感器的增强型产...

PGA309-HT 电压输出可编程传感器调节器,...

PGA309 是为电桥传感器设计的可编程模拟信号调节器。 模拟信号路径可以放大传感器信号,并通过外加应力(压力、应变等)为零、跨度、零漂移、跨度漂移和传感器线性化误差提供数字校准。 通过 1 线数字串行接口或 2 线行业标准连接进行校准。 校准参数存储在外部非易失性存储器(通常为 SOT23-5),无需手动修整并可以实现长期稳定性。 全部模拟信号路径包含一个 2 x 2 输入复用器 (mux),自动归零可编程增益仪表放大器,线性化电路,电压基准,内部振荡器,控制逻辑和一个输出放大器。 可编程电平位移对传感器直流偏移做出补偿。 PGA309 的内核是精密、低漂移、无 1/f 噪声前端 PGA(可编程增益放大器)。 前端 PGA + 输出放大器的总体增益可在 2.7V/V 至 1152V/V 之间进行调节。可通过输入复用器来切换输入的极性,以使传感器适应未知的极性输出。 故障监控电路检测并发出传感器烧断、过载、和系统故障状态信号。 要获得参考应用信息,请参阅商用器件《PGA309 用户指南》(文献号:SBOU024),此文件可从www.ti.com 内下载。 特性 完整的桥式传感器调节器 电压输出:成比例或绝对值 数字计算:无电位器/传感器调整 传感器误差补偿跨度...

发表于 2018-08-10 17:43 30次阅读
PGA309-HT 电压输出可编程传感器调节器,...

LMP91200 用于低功耗化学传感器应用的可配...

The LMP91200 device is a sensor AFE for use in low-power, analytical-sensing applications. The LMP91200 is designed for 2-electrode sensors. This device provides all of the functionality needed to detect changes based on a delta voltage at the sensor. Optimized for low-power applications, the LMP91200 works over a voltage range of 1.8 V to 5.5 V. With its extremely low input bias current it is optimized for use with pH sensors. Also, in absence of supply voltage the very low input bias current reduces degradation of the pH probe when connected to the LMP91200. Two guard pins provide support for high parasitic impedance wiring. Depending on the configuration, total current consumption for the device is 50 µA while measuring pH. Available in a 16-pin TSSOP package, the LMP91200 operates from –40°C to +125°C. 特性 Active Guarding Key Specifications Unless otherwise noted, typical values at TA = 25°C, VS = (VDD-GND) = ...

发表于 2018-08-10 17:43 19次阅读
LMP91200 用于低功耗化学传感器应用的可配...

LMP91051 用于 (NDIR) 遥感应用的...

The LMP91051 is a dual channel programmable integrated Sensor Analog Front End (AFE) optimized for thermopile sensors, as typically used in NDIR applications. It provides a complete signal path solution between a sensor and microcontroller that generates an output voltage proportional to the thermopile voltage. The LMP91051’s programmability enables it to support multiple thermopile sensors with a single design as opposed to the multiple discrete solutions. The LMP91051 features a programmable gain amplifier (PGA), “dark phase” offset cancellation, and an adjustable common mode generator (1.15V or 2.59V) which increases output dynamic range. The PGA offers a low gain range of 167V/V to 1335V/V plus a high gain range of 1002V/V to 7986V/V which enables the user to utilize thermopiles with different sensitivities. The PGA is highlighted by low gain drift (20 ppm/°C), output offset drift (230 mV/°C at G = 1002 V/V), phase dela...

发表于 2018-08-10 17:40 25次阅读
LMP91051 用于 (NDIR) 遥感应用的...

DRV411 用于闭环磁流传感器的传感器信号调节...

DRV411 被设计成针对闭环电流传感器模块内的使用来调节 InSb 霍尔元件。 DRV411 为霍尔元件提供精密激发电路,以有效消除霍尔元件的偏移和偏移-漂移。 这个器件还提供一个 250mA H 桥来驱动传感器补偿线圈,以及一个精密差分放大器来生成输出信号。 相对于传统单端驱动方法,H 桥 250mA 的驱动能力几乎将电流测量范围加倍。 霍尔传感器前端电路和差分放大器采用已获专利的偏移消除技术。 这些技术,与高精度电压基准一起,大大改进了整个电流传感器模块的精度。 可通过引脚选择输出电压以在由 5V 电源供电时支持一个 2.5V 输出,以及用于 3.3V 传感器的 1.65V 输出。 为了实现最佳散热,DRV411 采用具有 PowerPad 的耐热增强型 4mm x 4mm QFN 和 TSSOP-20 封装。 DRV411 可在 -40°C 至 +125°C 的完全扩展工业用温度范围内运行。       特性 针对对称霍尔元件进行了优化(例如,AKM HW-322,HW-302,或相似元件) 旋转电流霍尔传感器激发 霍尔传感器偏移和漂移的消除 1/f 噪声的消除 扩展电流测量范围 H 桥驱动能力:250mA 精密差分放大器: 偏移和漂移:100µV(最大值),2µV/°C(最大值) 系...

发表于 2018-08-10 17:39 24次阅读
DRV411 用于闭环磁流传感器的传感器信号调节...

LMP91002 用于低功耗 H2S 和 CO ...

LMP91002器件是一款适用于微功耗电化学感测应用的可编程模拟前端(AFE)。它可提供非偏置气体传感器与微控制器之间的完整信号路径解决方案,此方案能够生成与电池电流成比例的输出电压。 LMP91002的可编程性使它能够用一种单一设计支持非偏置电化学气体传感器.LMP91002支持0.5nA / ppm至9500nA / ppm范围内的气体灵敏度。该器件还可在5μA至750μA的满量程电流范围内实现简单转换.LMP91002的互阻抗放大器(TIA)增益可通过I 2 C接口进行编程.I 2 C接口也可用于传感器诊断.LMP91002针对微功耗应用进行了优化,其工作电压范围为2.7V至3.6 V,总流耗低于10μA。可通过关闭TIA放大器以及使用一个内部开关将参比电极与工作电极短接来进一步节能。 特性 典型值,T A = 25°C 电源电压范围:2.7V至3.6V 电源电流(一段时间内的平均值)&lt; 10μA 电池调节电流高达10mA 基准电极偏置电流(85°C)900pA(最大值) 输出驱动电流750μA 与大多数非偏置气体传感器对接的完整稳压器电路 低偏置电压漂移 可编程互阻放大器(TIA)增益:2.75kΩ至350kΩ 兼容I 2 C的数字接口 环境工作温度范围:-40°C至8...

发表于 2018-08-10 17:09 49次阅读
LMP91002 用于低功耗 H2S 和 CO ...

OPT9221 OPT9221 飞行时间控制器

飞行时间控制器(TFC)是一种高性能,3D飞行时间(ToF)传感器配套设备,可计算深度来自数字化传感器数据的数据。深度数据通过可编程互补金属氧化物半导体(CMOS)并行接口输出。 除深度数据外,TFC还提供由每个像素的幅度,环境和标志组成的辅助信息。此信息可用于实现过滤器和掩码,并动态控制系统配置以实现预期的性能。 TFC支持各种分级和ROI选项,有助于优化必须处理的数据吞吐量。 9毫米×9毫米NFBGA封装可实现小型,3D,ToF系统,可嵌入各种终端设备中。 特性 QVGA 3D ToF控制器:最高120 FPS 深度数据: 12位相位 最高12位幅度 最高4位环境 饱和度检测 芯片组接口: 与TI ToF传感器兼容(OPT8241) 输出(CMOS,8通道数据,8个控制信号,和时钟): 数字视频协议(DVP) - 兼容: 数据,VD,HD,时钟 同步串行接口(SSI) )-Compatible 深度引擎: 像素分档 感兴趣区域(ROI) De -Aliasing 非线性校正 温度补偿 高动态范围操作 空间滤波器 计时协调员: 传感器控制 主站和从站同步操作 I 2 C从站接口 电源:1.2 V内核,1.8-VI / O,3.3-VI / O 2...

发表于 2018-08-06 17:19 13次阅读
OPT9221 OPT9221 飞行时间控制器

OPT8241 OPT8241 3D 飞行时间传...

OPT8241飞行时间(ToF)传感器属于TI 3D ToF图像传感器系列。该器件将ToF感应功能与经优化设计的模数转换器(ADC )和通用可编程定时发生器(TG)相结合。该器件以高达150帧/秒的帧速率(600读出/秒)提供四分之一的视频图形阵列(QVGA 320 x 240)分辨率数据。 内置TG控制复位,调制,读出和数字化序列。例如功率,运动稳健性,信噪比和环境消除)。 特性 成像阵列: 320×240阵列 1/3“光学格式 像素间距:15μm 高达150帧/秒 光学属性: 响应度:850nm时为0.35A / W 解调对比度:50MHz时为45% 解调频率:10MHz至100MHz 输出数据格式: 12位相位相关数据 4位共模(环境) 芯片集接口: 与TI的飞行时间控制器OPT9221兼容 传感器输出接口: CMOS数据接口(50MHz DDR,16通道数据,时钟和帧标记) LVDS: 600Mbps,3个数据对 1LVDS位时钟对,1LVDS采样时钟对 定时发生器(TG): 可编程感兴趣区域(ROI)的寻址引擎 调制控制 抗混叠 主/从同步操作 用于控制的I 2 C从接口 电源: 3.3VI / O,模拟 1.8V模拟,数字,I / O 1.5V解调(典型值) 经优化...

发表于 2018-08-03 17:58 107次阅读
OPT8241 OPT8241 3D 飞行时间传...