繼續我們的系列研究傳感器領域的主要參與者,在本文中,我們將仔細研究全球半導體公司意法半導體提供的傳感器產品和技術。該公司稱自己為世界頂級MEMS制造商,成功開發了微電子應用領域的半導體解決方案。 ST提供智能傳感器和集線器等產品;加速度計;汽車傳感器;陀螺儀;濕度傳感器; MEMS器件;壓力,接近度,溫度和電子羅盤傳感器;和INEMO慣性模塊和觸摸屏控制器,使ST的產品組合極其廣泛和深入。
研究機構IHS在最近的一份報告中斷言,傳感器集線器 - ST的焦點將在未來的傳感中發揮關鍵作用。這些集線器可以從充滿電的應用處理器中卸載任務,并且可以使單個電池充電更長時間地為移動設備供電,并實現“始終開啟”性能。根據IHS的數據,2014年出貨量增長預計為三位數,為6.584億個,比2013年的2.596億個增長154%。從2014年到2017年,IHS預計將出貨量增加1,300%,出貨量高達13億部。
意法半導體采用外置集線器方式,Atmel,德州儀器和恩智浦等智能手機,包括Apple的iPhone 5s,三星的Galaxy S5和摩托羅拉Moto X.其另一種傳感器集線器方法是將MCU與單個或多個傳感器(如加速度計和陀螺儀)相結合。 InvenSense和意法半導體是使用這種方法的主要解決方案供應商,而博世,飛思卡爾半導體和Kionix也在這一領域提供產品。
ST的傳感器產品系列包括從分立到完全集成的解決方案。它采用高性能傳感器融合技術來提高多軸傳感器系統的精度,并具有MEMS代工廠,裝配和測試功能,使其成為客戶完整的內部雙源。
ST的MEMS模擬和數字加速度計提供高達±400g的加速滿量程和1.71至3.6 V電源電壓,適用于超低功耗應用。功能包括小尺寸,嵌入式,低功耗模式,自動喚醒功能和FIFO緩沖器,用于存儲數據,減少主機處理器負載和系統功耗。
ST LIS2DH MEMS數字輸出運動傳感器,(圖1) ),是一款超低功耗,高性能三軸功能豐富的“femto”加速度計。憑借數字I2C/SPI串行接口標準輸出和動態用戶可選的滿量程±2 g/±4 g/±8 g/±16 g,它能夠以1 Hz至5.3 kHz的輸出數據速率測量加速度。它采用小型薄塑料焊盤陣列封裝(LGA),工作溫度范圍為-40°C至+ 85°C。
圖1:框圖LIS2DH。
應用包括運動激活功能,顯示方向,搖動控制,計步器,游戲和虛擬現實輸入設備,沖擊識別和記錄。
在陀螺儀前端,ST L3GD20(圖2)是低功耗,三軸角速率MEMS運動傳感器,帶有傳感元件和IC接口,通過數字接口(I2C/SPI)提供測量角速率。傳感元件采用專用的微加工工藝制造,在硅片上生成慣性傳感器和執行器。
圖2:ST L3GD20。結構的振動由反饋回路中的驅動電路維持。傳感信號經過濾波后在輸出端顯示為數字信號。
基于CMOS的IC接口可實現高度集成,設計出可與傳感元件特性相匹配的專用電路。 L3GD20具有±250/±500/±2,000 dps的滿量程,可以通過用戶可選擇的帶寬測量速率。該傳感器具有高性能和低功耗特性,適用于要求苛刻的應用,可延長電池壽命,并可為智能數據存儲和省電提供嵌入式FIFO。它也可以快速啟動,提供高響應性和系統效率。它還采用塑料焊盤網格陣列(LGA)封裝,工作溫度范圍為-40°C至+ 85°C。
與使用兩個或三個獨立結構的其他解決方案相比,ST的三軸陀螺儀具有單個傳感結構,用于沿所有三個正交軸進行運動測量。應用包括游戲和虛擬現實輸入設備,帶有MMI(人機界面)的運動控制,GPS導航系統,電器和機器人。
ST聲名遠播的iNEMO慣性傳感器模塊集成了互補傳感器并提供與分立MEMS產品相比,緊湊,堅固且易于組裝的解決方案。
iNEMO提供高要求應用所需的高性能水平的運動傳感系統。該公司通過其全球iNEMO設計挑戰為學生和工程師推廣這項技術,使用iNEMO智能多傳感器技術設計創新產品。
LSM330DLC iNEMO慣性模塊(圖3)是一個包含3D數字加速度計的系統級封裝和一個3D數字陀螺儀。 IC接口采用ST專業的微加工工藝制造,基于CMOS。
LSM330DLC加速度計和陀螺儀傳感器可以激活或單獨置于低功耗/省電模式,適用于優化節能的應用。
圖3:LSM330DLC采用塑料焊盤網格陣列(LGA)封裝。
優勢包括單個封裝中的多個傳感器,不會影響性能,更小的外形,熱和機械穩定性控制和其他消費電子設備
單芯片iNEMO解決方案將運動傳感系統提升到增強型手勢識別,游戲,增強現實,室內導航和基于本地化的服務等要求苛刻的應用所需的水平。 》意法半導體還提供各種傳感器開發板/套件,以幫助工程師在當前和未來的設計中使用其產品。 ST的基于MEMS的運動傳感器均由其自己的評估套件提供支持,這些評估套件可通過模擬或數字接口采集加速度計,陀螺儀,電子羅盤和壓力傳感器檢測到的加速度數據,并支持專用軟件。很多情況。對于具有模擬輸出的傳感器,傳感數據由低噪聲電容放大器轉換為模擬電壓,而對于數字傳感器,設備測量的信號由安裝在電路板上的STM32微控制器讀取,并通過USB發送到PC用于進一步處理的鏈接。例如,STEVAL-MKI013V1是一款適配器板,用于評估LIS302DL,這是一款帶數字輸出的低功耗三軸線性加速度計。適配器板為用戶自己的應用程序中的快速系統原型設計和設備評估提供了有效的解決方案。 STEVAL-MKI0013V1設計用于插入標準DIL 24插座。它為用戶提供了完整的LIS302DL引腳排列,并隨時可以在VDD電源線上使用所需的去耦電容。
總之,STMicroelectronics在傳感器領域具有很強的競爭力,能夠使其產品與眾不同在傳感器系列和制造過程中通過創新有效地實現。
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