意法半导体的传感器产品和技术解决方案

继续我们的系列研究传感器领域的主要参与者，在本文中，我们将仔细研究全球半导体公司意法半导体提供的传感器产品和技术。该公司称自己为世界顶级MEMS制造商，成功开发了微电子应用领域的半导体解决方案。 ST提供智能传感器和集线器等产品;加速度计;汽车传感器;陀螺仪;湿度传感器; MEMS器件;压力，接近度，温度和电子罗盘传感器;和INEMO惯性模块和触摸屏控制器，使ST的产品组合极其广泛和深入。

研究机构IHS在最近的一份报告中断言，传感器集线器 - ST的焦点将在未来的传感中发挥关键作用。这些集线器可以从充满电的应用处理器中卸载任务，并且可以使单个电池充电更长时间地为移动设备供电，并实现“始终开启”性能。根据IHS的数据，2014年出货量增长预计为三位数，为6.584亿个，比2013年的2.596亿个增长154％。从2014年到2017年，IHS预计将出货量增加1，300％，出货量高达13亿部。

意法半导体采用外置集线器方式，Atmel，德州仪器和恩智浦等智能手机，包括Apple的iPhone 5s，三星的Galaxy S5和摩托罗拉Moto X.其另一种传感器集线器方法是将MCU与单个或多个传感器（如加速度计和陀螺仪）相结合。 InvenSense和意法半导体是使用这种方法的主要解决方案供应商，而博世，飞思卡尔半导体和Kionix也在这一领域提供产品。

ST的传感器产品系列包括从分立到完全集成的解决方案。它采用高性能传感器融合技术来提高多轴传感器系统的精度，并具有MEMS代工厂，装配和测试功能，使其成为客户完整的内部双源。

ST的MEMS模拟和数字加速度计提供高达±400g的加速满量程和1.71至3.6 V电源电压，适用于超低功耗应用。功能包括小尺寸，嵌入式，低功耗模式，自动唤醒功能和FIFO缓冲器，用于存储数据，减少主机处理器负载和系统功耗。

ST LIS2DH MEMS数字输出运动传感器，（图1） ），是一款超低功耗，高性能三轴功能丰富的“femto”加速度计。凭借数字I²C/SPI串行接口标准输出和动态用户可选的满量程±2 g/±4 g/±8 g/±16 g，它能够以1 Hz至5.3 kHz的输出数据速率测量加速度。它采用小型薄塑料焊盘阵列封装（LGA），工作温度范围为-40°C至+ 85°C。

图1：框图LIS2DH。

应用包括运动激活功能，显示方向，摇动控制，计步器，游戏和虚拟现实输入设备，冲击识别和记录。

在陀螺仪前端，ST L3GD20（图2）是低功耗，三轴角速率MEMS运动传感器，带有传感元件和IC接口，通过数字接口（I²C/SPI）提供测量角速率。传感元件采用专用的微加工工艺制造，在硅片上生成惯性传感器和执行器。

图2：ST L3GD20。结构的振动由反馈回路中的驱动电路维持。传感信号经过滤波后在输出端显示为数字信号。

基于CMOS的IC接口可实现高度集成，设计出可与传感元件特性相匹配的专用电路。 L3GD20具有±250/±500/±2，000 dps的满量程，可以通过用户可选择的带宽测量速率。该传感器具有高性能和低功耗特性，适用于要求苛刻的应用，可延长电池寿命，并可为智能数据存储和省电提供嵌入式FIFO。它也可以快速启动，提供高响应性和系统效率。它还采用塑料焊盘网格阵列（LGA）封装，工作温度范围为-40°C至+ 85°C。

与使用两个或三个独立结构的其他解决方案相比，ST的三轴陀螺仪具有单个传感结构，用于沿所有三个正交轴进行运动测量。应用包括游戏和虚拟现实输入设备，带有MMI（人机界面）的运动控制，GPS导航系统，电器和机器人。

ST声名远播的iNEMO惯性传感器模块集成了互补传感器并提供与分立MEMS产品相比，紧凑，坚固且易于组装的解决方案。

iNEMO提供高要求应用所需的高性能水平的运动传感系统。该公司通过其全球iNEMO设计挑战为学生和工程师推广这项技术，使用iNEMO智能多传感器技术设计创新产品。

LSM330DLC iNEMO惯性模块（图3）是一个包含3D数字加速度计的系统级封装和一个3D数字陀螺仪。 IC接口采用ST专业的微加工工艺制造，基于CMOS。

LSM330DLC加速度计和陀螺仪传感器可以激活或单独置于低功耗/省电模式，适用于优化节能的应用。

图3：LSM330DLC采用塑料焊盘网格阵列（LGA）封装。

优势包括单个封装中的多个传感器，不会影响性能，更小的外形，热和机械稳定性控制和其他消费电子设备

单芯片iNEMO解决方案将运动传感系统提升到增强型手势识别，游戏，增强现实，室内导航和基于本地化的服务等要求苛刻的应用所需的水平。 》意法半导体还提供各种传感器开发板/套件，以帮助工程师在当前和未来的设计中使用其产品。 ST的基于MEMS的运动传感器均由其自己的评估套件提供支持，这些评估套件可通过模拟或数字接口采集加速度计，陀螺仪，电子罗盘和压力传感器检测到的加速度数据，并支持专用软件。很多情况。对于具有模拟输出的传感器，传感数据由低噪声电容放大器转换为模拟电压，而对于数字传感器，设备测量的信号由安装在电路板上的STM32微控制器读取，并通过USB发送到PC用于进一步处理的链接。例如，STEVAL-MKI013V1是一款适配器板，用于评估LIS302DL，这是一款带数字输出的低功耗三轴线性加速度计。适配器板为用户自己的应用程序中的快速系统原型设计和设备评估提供了有效的解决方案。 STEVAL-MKI0013V1设计用于插入标准DIL 24插座。它为用户提供了完整的LIS302DL引脚排列，并随时可以在VDD电源线上使用所需的去耦电容。

总之，STMicroelectronics在传感器领域具有很强的竞争力，能够使其产品与众不同在传感器系列和制造过程中通过创新有效地实现。