電感式傳感：如何配置多通道 LDC 系統(tǒng)

在我文章中，我解釋了多通道電感感應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和配置以及 TI電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器(LDC) 產(chǎn)品組合的最新擴(kuò)展。在這篇文章中，我將解釋如何計(jì)算單通道和多通道 LDC 系統(tǒng)的時(shí)序特性。

與LDC1000類似，新的多通道 LDC具有數(shù)據(jù)就緒信號(hào) (DRDY)，可以檢測(cè)新數(shù)據(jù)樣本何時(shí)可用。此外，多渠道最不發(fā)達(dá)國(guó)家的時(shí)間安排是完全確定的；因此，無需輪詢 DRDY 信號(hào)或使用中斷引腳即可計(jì)算數(shù)據(jù)樣本何時(shí)準(zhǔn)備就緒。

圖 1 和圖 2 中的示波器圖分別顯示了傳感器輸入引腳在單通道和多通道模式下的單端測(cè)量結(jié)果。在本例中，LDC 配置了相對(duì)較短的 128 F REF周期 (CHn_RCOUNT = 0x08) 的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這以較低的測(cè)量精度為代價(jià)實(shí)現(xiàn)了高采樣率。

  圖 1：?jiǎn)瓮ǖ琅渲脮r(shí)序（IN0A 上的單端測(cè)量：黃色和 IN1A：青色）

圖 2：雙通道配置時(shí)序（IN0A 上的單端測(cè)量：黃色和 IN1A：青色）

最不發(fā)達(dá)國(guó)家的時(shí)間安排是確定性的，可以分為：

· 起床時(shí)間。這是將設(shè)備從關(guān)機(jī)模式喚醒到睡眠模式所需的時(shí)間。

· 從睡眠時(shí)間醒來。這是設(shè)備需要從睡眠模式更改為活動(dòng)模式的時(shí)間。

· 傳感器激活時(shí)間。在 0x10、0x11、0x12 和 0x13 的 SETTLECOUNT_CHn 寄存器中為每個(gè)通道單獨(dú)配置傳感器激活時(shí)間。如果傳感器特性因通道而異，則可以選擇不同的傳感器激活時(shí)間。這個(gè)時(shí)間是特定于傳感器特性的，應(yīng)該為傳感器提供足夠的時(shí)間來穩(wěn)定。LC 諧振回路穩(wěn)定所需的時(shí)間取決于其 Q 因子和傳感器振蕩頻率。具有高 Q 因數(shù)的 LC 諧振回路比具有較低 Q 因數(shù)的諧振回路需要更長(zhǎng)的時(shí)間來穩(wěn)定，具有高傳感器頻率的 LC 諧振回路比具有低傳感器頻率的諧振回路更快。傳感器激活時(shí)間適用于特定傳感器被激活時(shí)。在單通道模式下，它只適用一次，當(dāng)睡眠模式被禁用時(shí)。在多通道模式下，傳感器在不使用時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，因此每次 LDC 切換通道時(shí)都會(huì)應(yīng)用傳感器激活時(shí)間。對(duì)于給定的傳感器設(shè)計(jì)，將此時(shí)間設(shè)置得太短會(huì)降低測(cè)量性能。將其設(shè)置得比需要的更長(zhǎng)不會(huì)影響性能，但會(huì)增加額外的延遲，因此不建議在依賴高采樣率的應(yīng)用程序中使用。

· 轉(zhuǎn)換時(shí)間。頻率測(cè)量發(fā)生在轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔內(nèi)，該時(shí)間間隔在 RCOUNT_CHn 寄存器的 0x08、0x09、0x0A 和 0x0B 中設(shè)置。轉(zhuǎn)換一個(gè)樣本所需的時(shí)間可能介于 80 個(gè) FREF 時(shí)鐘周期（在 CLKIN = 40MHz 時(shí)為 2μs）和 1,048,560 個(gè) FREF 時(shí)鐘周期（在 CLKIN = 40MHz 時(shí)為 26.2ms）之間。更快的轉(zhuǎn)換時(shí)間允許更高的采樣率，但測(cè)量精度更低，如數(shù)據(jù)表的應(yīng)用曲線所示。您可以單獨(dú)選擇每個(gè)傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔；因此，可以滿足不同通道對(duì)測(cè)量精度有不同規(guī)范的系統(tǒng)的要求。

· 切換延遲。 通道切換延遲僅適用于多通道模式，用于關(guān)閉一個(gè)傳感器并切換到序列中的下一個(gè)傳感器。

總之，在多通道系統(tǒng)中，單個(gè)樣本的停留時(shí)間間隔是三個(gè)部分的總和：

· 傳感器激活時(shí)間。

· 轉(zhuǎn)換時(shí)間。

· 通道切換延遲。

如圖 2 所示，一次轉(zhuǎn)換需要 1.8ms（傳感器激活時(shí)間）+ 3.2ms（轉(zhuǎn)換時(shí)間）+ 0.75ms（通道切換延遲）= 每通道 16.75ms。如果通過設(shè)置 AUTOSCAN_EN = 1 和 RR_SEQUENCE = 00 將 LDC 配置為雙通道操作，則每 33.5ms 將從數(shù)據(jù)寄存器中獲得一組完整的轉(zhuǎn)換結(jié)果。如果將器件配置為四通道模式（通過設(shè)置 AUTOSCAN_EN = 1 和 RR_SEQUENCE = 10），則完成一組完整的轉(zhuǎn)換結(jié)果需要 67 毫秒。

要確定不同配置中的時(shí)序，請(qǐng)參閱電感傳感設(shè)計(jì)計(jì)算器工具。

如果您在設(shè)計(jì)中使用LDC1312、LDC1314、LDC1612或LDC1614，請(qǐng)務(wù)必查看本系列的下一部分，屆時(shí)我將討論LDC1612和LDC1614的擴(kuò)展范圍優(yōu)勢(shì)和卓越的測(cè)量性能。