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TI推出全球首款超低功耗低泄漏跨阻放大器MCU

2016-03-25 17:13 来源: 编辑:鹃子

【2016年3月22日 北京 电源网 现场报道】

近日,德州仪器(TI)发布了一款最新的超低功耗MSP微控制器MSP430FR2311,它是全球第一款将低泄漏跨阻放大器集成的超低功耗MCU,其流耗仅有50pA,泄露值较其它电压和电流感测解决方案低20倍,并且能够在不牺牲电池使用寿命或电路板空间的情况下提供模拟和存储技术的可配置性。来自德州仪器超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair为我们带来这款产品的详细阐释。 

德州仪器(TI)超低功耗MSP微控制器事业部总经理 Miller Adair-480
德州仪器(TI)超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair

传感器应用中面临的业界挑战

在IoT和传感器应用中,TI发现客户面临着一些急需解决的问题。

第一,用户希望找到一个通用平台,在很多不同应用上都可以扩展用同一个平台解决不同的问题。

第二,想要更长的电池使用寿命。尤其在传感器应用中,如何将电池的使用寿命从2年延长到5年,甚至10年,是用户们都希望能够解决的问题。

第三,都想实现更小、更轻的设计。随着行业的发展,越来越多的智能产品及应用对产品的体积要求越来越高,将整个外部器件尽量整合到一个IC之中,实现更小的产品设计也是目前迫切需要解决的问题之一。

MSP430FR2311 MCU解决难题

针对以上业界面临的挑战和问题,TI推出了超低功耗MSP微控制器系列。

MSP430FR2311作为此系列的延伸产品,具有可配置模拟的单芯片MCU解决方案消除了闪存与RAM之间的比率限制,并且那个帮助客户连接至任何一个具有反相、非反相或跨阻运算放大器配置的传感器。这样就能帮助客户解决在同一个软件上做不同的设计的要求。

第二,在MSP430FR2311中集成了最低泄漏跨阻放大器(TIA),可做到50pA的低泄漏,相比于其他同类产品功耗降低20倍。如此低的功耗自然可加大电池的使用寿命。

第三,高度集成的解决方案可在3.5mm×4mm的封装内提供模拟、EEPROM、晶振和MCU功能,以简化电路原理图,并且减少高达75%的PCB空间。   

MSP430FR2311可支持广泛的应用

在互联互通应用与工业应用领域中,对传感器的需求越来越多。MSP430FR2311可连接模拟的传感器,包括光照、湿度、温度、一氧化碳、燃气、紫外线、电流/功率等相关的传感应用。

这些传感器可应用于不同的领域,例如楼宇自动化、医疗健康与健身、个人和便携式电子产品等等。

为什么可以适应于这样多的应用领域?这是由MSP430FR2311的一些特性决定的。MSP430FR2311具备可扩展性,可配置的模拟与存储器技术,诸如运算放大器、比较器和内置ADC等集成模拟外设提供了全面的前端,以帮助大多数感测应用实现片上系统。运算放大器(反相、非反相或跨阻配置)可帮助连接多种工业传感器。另外,FRAM技术通过选择分配给应用代码或数据的存储器数量来实现应用扩展,器件上的1KB SRAM为开发人员提供了额外的软件灵活性。 

什么是跨阻放大器?

TIA
跨阻放大器原理

跨阻放大器(TIA)是电流转至电压的转换器。在传感器应用中需要计量通过的电流,一般情况下,利用外围器件进行设计,模数转换器(ADC)将模拟电压转换为数位形式。如果需要测量电流,就需要先把电流转换成电压,再输入到ADC的部分。

而MSP430FR2311 MCU中包含了一个能够将电流转换为电压的超低功耗跨阻放大器外设。它可直接将电流转换成电压,通过TIA加在ADC的前端部分,这样就可直接将光电二极管或其他模拟传感器连接在MCU上,也不需要额外增加其他的模拟器件。

这样的设计可以帮助省掉很多外围器件。除了模拟的整合之外,FRAM本身也可替换外围的EEFROM,这样就能做到将6颗IC全部整合在1颗IC里,将PCB空间减少了75%。


工业感测应用案例——单芯片解决方案

MSP430FR2311主要针对的市场就是工业应用,举一个烟雾探测器的案例。如下图:

案例1
其他MCU产品设计方案


案例2
MSP430FR2311设计方案


一般的设计方案(上图),外围需要很多器件,包括运放和EEFROM等。当使用MSP430FR2311时(下图),省掉了很多外围的器件,包括在MSP430FR2311上配置的TIA可替代外围运放;FRAM可替代外围的EEFROM;晶振也可省掉。这样,整个系统变得很简单很方便,并且体积可以做到更小,性价比更高。 

不同系列器件间实现轻易变换

目前正在使用2KB和4KB器件的MSP430G2x MCU用户可以轻松将他们的设计迁移至MSP430FR2311 MCU,并充分利用非易失性FRAM所具有的更高性能以及更高的模拟集成度,其中包括运算放大器、ADC和比较器。欢迎查看MSP430F2xx和MSP430G2xx系列迁移指南以了解如何在需要更多模拟功能的情况下在不同系列器件间实现轻易变换。

MSP430FR2311 MCU是系列器件中第一个可在TI Store上立即提供样片的产品。同时,MSP430FR2311 MCU LaunchPad开发套件也将通过TI Store发售。

如需进一步了解业内首款具有可配置低泄漏TIA放大器的MCU,敬请访问以下链接:

•  MSP430FR2311 MCU数据表

•  MSP-EXP430FR2311 MCU LaunchPad开发套件

•  MSP430FR2311微控制器烟雾探测器参考设计

•  MSP430FR4xx/2xx系列用户指南

•  MSP430F2xx/G2xx到MSP430FR4xx/2xx的迁移指南

关于德州仪器公司

德州仪器(TI)是一家全球性半导体设计制造公司,专门致力于模拟集成电路(IC)和嵌入式处理器的开发。TI拥有全球顶尖人才,锐意创新,塑造技术行业的未来。而今,TI正携手100,000多家客户开创更加美好的明天。

TI在纳斯达克证交所上市交易,交易代码为TXN。

更多详情,敬请查阅https://www.ti.com.cn。

TI半导体产品信息中心免费热线电话:800-820-8682。

演讲人背景介绍

德州仪器(TI)超低功耗MSP微控制器事业部总经理Miller Adair 

Miller Adair先生于2014年1月正式开始担任德州仪器超低功耗MSP微控制器(MCU)事业部总经理,主要负责管理及拓展TI快速增长的MSP430产品线。

Miller Adair先生在TI的嵌入式处理部门已任职八年。担任总经理一职前,Miller Adair先生曾有两年的时间负责管理TI的Sitara™ARM®多重处理器(MPU)产品线。他还曾在TI的微控制器事业部担任多个负责市场与业务拓展的职务,直至2012年。

Miller Adair先生于2005年毕业,荣获电子工程理学学位。2007年,Miller Adair先生再次于得克萨斯理工大学荣获工商管理硕士学位,并于同年加入TI。

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