艾為電子新一代壓力感應AFE芯片AW8687x詳解

艾為電子近日推出了新一代高精度低功耗壓力檢測前端AFE芯片——AW8687x系列，該系列根據(jù)通道數(shù)分為兩款芯片，AW86872支持2路模擬差分信號輸入，AW86874可支持4路模擬差分信號輸入。 該系列芯片內(nèi)置基線跟蹤算法及DAC自動校準功能，具備低噪聲、低功耗、小尺寸及操作簡便等特點。非常適用于對芯片尺寸有嚴格要求的精巧型產(chǎn)品，對產(chǎn)品輕量化、小型化的推動有重要意義。 當前艾為電子壓感產(chǎn)品系列已廣泛應用于品牌手機、TWS耳機、電動牙刷、智能音箱、電子筆、筆電等領域，配合艾為Haptic觸覺反饋方案可進一步提升產(chǎn)品的觸覺效果和品質(zhì)。

圖1 AW8687x配合艾為Haptic觸覺反饋方案圖

特性

2.6~5.5V寬電壓輸入

2~4通道模擬差分信號輸入

擁有14bit SAR ADC

ADC采樣率最高可達200K SPS

內(nèi)置兩級PGA，最高支持256倍信號放大

擁有12bit DAC，最大可擁有（0.25*VS）的校準能力

支持400KHz/1MHz I2C

支持1.2V/1.8V/3.3V I2C

擁有一個智能看門狗

內(nèi)部集成一個溫度傳感器

可最高支持兩個中斷輸出口

可最高支持兩路PWM輸出

低功耗電流：4μA@3.3V

支持基線跟蹤功能

支持DAC自動校準

可配置一路參考通道

監(jiān)測狀態(tài)功耗＜10μA @ 1 force sensor

封裝信息

圖2 AW8687x系列芯片封裝信息

AW8687x系列芯片繼承了上一代AW8686x系列芯片尺寸小的優(yōu)點，增加中斷引腳個數(shù)，將ADC采樣率提高到了200KSPS，來降低ADC采樣消耗的時長，從而達到降低功耗的目的。

典型應用圖

圖3AW8687x系列芯片典型應用圖

主要特點

1

AFE采樣功能

芯片內(nèi)部有5路虛擬通道（ch0~ch4），可通過MUX自由選配到芯片的物理差分管腳(AINPx與AINNx)。如下圖所示為AW86874CSR芯片拓撲結(jié)構(gòu)圖和AFE數(shù)據(jù)采樣流程。

圖4 AW86874CSR芯片內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)圖

圖5 AFE數(shù)據(jù)采樣流程

2

基線跟蹤功能

為應對壓力傳感器存在的溫飄，艾為電子推出的AW8687x系列芯片內(nèi)部集成了基線跟蹤算法和自動校準功能。 通過基線跟蹤及自動校準功能可輕松應對壓力傳感器的溫飄（因溫度變化導致壓力傳感器輸出電壓出現(xiàn)的偏差），時刻保證輸入信號時刻處于ADC測量范圍內(nèi)。芯片端集成基線跟蹤算法，將使主控端的軟件處理邏輯變得更簡單，極大地縮減代碼占用空間。

如下圖所示：

紅色線為ADC采集的壓力信號

綠色線是基線，由芯片內(nèi)部的基線跟蹤算法通過采集的ADC值生成。

藍色線為芯片計算的有效的ADC數(shù)據(jù)變化值，即diff值，用戶獲取該值后乘以ADC碼值與力度之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，即可計算出施加在壓力傳感器上的實際力度。

灰色線為識別的按壓標志。

圖6 AFE數(shù)據(jù)采樣流程

3

參考通道補償功能

AW8687x系列芯片可復用一路采樣通道作為參考通道，適用于帶參考通道的傳感器，應對特殊的應用場景。

圖7 參考通道示例圖

4

按壓力度一致性保障

由于受到材料、生產(chǎn)、工藝等因素的影響，即便是同批次的壓力模組，不同個體之間的軟硬程度仍有一些差異?；贏W8687X系列芯片，通過產(chǎn)線測試方案可以獲取力度與ADC碼值之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，適配力度閾值，從而保證觸發(fā)力度的一致性。

圖8 產(chǎn)測機臺示意圖