集成電路和電子計算機的發(fā)展，在20世紀(jì)成為最值得人們稱道的成就之一。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的微型計算機，在科學(xué)技術(shù)界引起了影響深遠(yuǎn)的變革。隨著8位MCU的出現(xiàn)，確立了微控制器的地位，引起了微型計算機領(lǐng)域新的變革，而后，MCU開始飛速發(fā)展以其控制功能的不斷完善為發(fā)展標(biāo)志。TI為助力MCU的發(fā)展推出了全球首款具有可配置低泄漏跨阻放大器的微控制器——MSP430FR2311 MCU，即將變革MCU的集成歷史。
TIA助陣低功耗MCU集成
經(jīng)歷了將近半個世紀(jì)的發(fā)展，MCU開始順應(yīng)市場動態(tài)，向高度集成化靠攏，人們逐漸將整個外部器件盡量整合在同一個IC里面，讓很多功能集成在一起，從而實現(xiàn)更小的體積。而高度集成的微控制器又存在著如何降低功耗的難題，特別是MSP430的用戶，他們需要的就是低功耗的MCU產(chǎn)品。人們的這種需求，就要求傳感器電池壽命從原來的兩年增加到五年、十年甚至更長的電池壽命。TI MSP430FR2311 MCU能夠滿足現(xiàn)代趨勢的需求，在高度集成的條件下，利用TIA實現(xiàn)超低功耗。
(MSP430FR2311 MCU)
MSP430FR2311 MCU之所以能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗，除集成了一個低功耗的FRAM和低功耗的MSP430內(nèi)核以外，更重要的是增加了一個低功耗的低泄漏跨阻放大器(TIA)。
(跨阻放大器(TIA)是將電流轉(zhuǎn)至電壓的轉(zhuǎn)換器)
那么跨阻放大器到底是何方神圣?為什么能在高集成度下實現(xiàn)低功耗?與以電壓為主的傳統(tǒng)放大器相比，跨阻放大器則是以小電流為主，它的工作原理是將一個很小的電流轉(zhuǎn)換成電壓數(shù)據(jù)，再傳送到MCU里去搜集這個數(shù)據(jù)。其實很多傳感器的應(yīng)用，特別是靈敏度很高的傳感器，都需要電流輸出，需要去計量有多少電流通過這個傳感器。以往工程師的做法是利用運放加電阻這樣的外圍設(shè)計來實現(xiàn)，這種做法在一定程度上加大了設(shè)計產(chǎn)品的復(fù)雜度。MSP430FR2311 MCU將一個50pA的低泄漏跨阻放大器集成到MCU里面，僅這顆跨阻放大器就比其他同類產(chǎn)品降低了20倍功耗，正以此實現(xiàn)高集成低功耗的應(yīng)用。
TI超低功耗MSP微控制器事業(yè)部總經(jīng)理Miller Adair表示：“能將50pA超低功耗跨阻放大器集成在MSP430FR2311 MCU中，且實現(xiàn)可配置的功能，這個部分也是MSP430FR2311 MCU在片上系統(tǒng)中一個很重要的創(chuàng)新。”
(TI超低功耗MSP微控制器事業(yè)部總經(jīng)理 Miller Adair)
然而，MSP430FR2311 MCU的高度集成并不僅只限于一個TIA，也集成了放大器、比較器和高速ADC，基本上囊括了整個模擬的前端。同時，除MCU本身的功能和TIA之外，F(xiàn)RAM+晶振的組合也同樣集成到了這款微控制器中，把這些全部整合在同一顆IC中，將PCB的體積減少了75%，從而達(dá)到高度集成化的要求。
也正是由于高度集成化的設(shè)計方案，讓這顆MCU適用于很多便攜式和消費電子類的產(chǎn)品中，例如：移動電源、電動剃須刀等。
通用平臺+擴展性帶來靈活的IoT設(shè)計方案
伴隨著物聯(lián)網(wǎng)大勢的強大驅(qū)動力，人們對于MCU的需求逐漸傾向于使用通用平臺來完成任務(wù)，而實現(xiàn)通用平臺就需要微控制器擁有很強大的擴展性。
在不同的應(yīng)用上對于SRAM和閃存的要求不同，MSP430FR2311 MCU的鐵電部分消除了閃存與RAM之間的比率限制，F(xiàn)RAM技術(shù)通過選擇分配給應(yīng)用代碼或數(shù)據(jù)的存儲器數(shù)量來實現(xiàn)應(yīng)用擴展，不僅可以充當(dāng)閃存來使用，也可以當(dāng)做SRAM來使用，1KB的SRAM為開發(fā)人員提供了額外的軟件靈活性，可以在同一個軟件上完成不同的設(shè)計，達(dá)成通用平臺的目的。
MSP430FR2311 MCU中的運放可以用做于反相、非反相或者是跨阻等不同配置連接多種工業(yè)傳感器。再結(jié)合MSP430FR2311 MCU上集成的多種可配置的模擬器件，這些功能都極大地提升了這款微控制器的擴展性，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了靈活的設(shè)計方案。
通用平臺和高擴展性讓MSP430FR2311 MCU可以連接多種模擬傳感器，例如：光感、濕度、溫度、氣體、紫外線、電流功率等傳感器，正因如此，MSP430FR2311 MCU可以在樓宇自動化和醫(yī)療健康產(chǎn)品中得到充分利用。無線開關(guān)+手機打造樓宇自動化產(chǎn)品：煙霧控制器、溫度控制器和安防傳感器，在低功耗睡眠狀態(tài)下低至170μA的狀態(tài)，可以讓煙霧探測器的電池壽命延長到超過10年以上。
MCU搭載TIA這種模式是否會成為微控制器新一輪的大變革，讓我們拭目以待吧!
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