LDC1314中文资料.doc

LDC1314（电感数字转换器）资料
1.特征：
*使用配置少
*测量多达4个传感器与一个集成电路
*多渠道支持环境和老龄化补偿
*多通道遥感提供最低系统成本
*符合AEC-Q100的结果如下：
-设备温度等级1：- 40°C至125°C环境工作温度范围
-设备HBM的ESD等级分类2
-装置CDM ESD分类等级C5
*易于使用的最低配置要求
*引脚兼容的介质和高分辨率选项
LDC1314-Q1: 4-ch 12-bit LDC：4通道12位电感数字转换器
*支持广泛的传感器频率范围1KHz -10MHz
功率消耗：
*35µ低功耗的睡眠模式
-200钠关断模式
*3.3V的操作
*支持内部或外部参考时钟
*对直流磁场和磁铁的免疫
2应用
实现水平或垂直距离检测；角度检测；位移监测；运动检测；振动检测；金属成分检测；可以广泛应用在汽车、消费电子、计算机、工业、通信和医疗领域。
3描述
LDC1314是4-通道12位的电感-数字转换器（LDC），用于解决电感检测问题。采用多个信道和遥感的支持，LDC1312和LDC1314以最低的成本与最小的功耗来获得电感感测的性能和可靠性。此类产品使用简便，仅需要传感器频率处于 1kHz 至 10MHz 的范围内即可开始工作。 由于支持的传感器频率范围 1kHz 至 10MHz 较宽，因此还支持使用非常小的 PCB 线圈，从而进一步降低感测解决方案的成本和尺寸。
LDC1312 和 LDC1314 提供匹配良好的通道，可实现差分测量与比率测量。 因此，设计人员能够利用一个通道来补偿感测过程中的环境条件和老化条件，例如温度、湿度和机械漂移。 得益于易用、低能耗、低系统成本等特性，这些产品有助于设计人员大幅改进现有传感解决方案，从而为所有市场（尤其是消费品和工业应用）中的产品引入全新的感测功能。相比同类感测技术，电感感测具有更高的性能、可靠性和灵活性，而且系统成本与功耗更低。
LDC1312 和 LDC1314 能够通过 I 2 C 接口轻松进行配置。 双通道 LDC1312 采用 WSON-12 封装，四通道LDC1314 采用 WQFN-16 封装。

LDC1312原理示意图

测量精度与目标距离
5LDC1314引脚配置和功能

引脚定义
引脚名称
引脚号
引脚类型
功能
SCL
1
I
I2C时钟输入
SDA
2
I/O
I2C 数据输入/输出
CLKIN
3
I
主时钟输入。如果选择内部振荡器此引脚到GND
ADDR
4
I
I2C地址选择引脚：当ADDR= L，I2C地址=0x2A，当ADDR =，I2C地址=0x2B
INTB
5
O
可配置的中断输出引脚
SD
6
I
关断输入(使能端)
VDD
7
P
电源
DND
8
G
地
IN0A
9
A
外部LC传感器0接口
IN0B
10
A
外部LC传感器0接口
IN1A
11
A
外部LC传感器1接口
IN1B
12
A
外部LC传感器1接口
IN2A
13
A
外部LC传感器2接口
IN2B
14
A
外部LC传感器2接口
IN3A
15
A
外部LC传感器3接口
IN3B
16
A
外部LC传感器3接口
DAP
17
N/A
连接到GND
说明：DAP不能做地使用，可以悬空，为获得最佳性能对DAP应连接到相同的电位作为设备的GND管脚。
6产品说明书
6.1最大绝对额定值

6.2 推荐工作条件

6.3电气特性
所有的限制保证TA =温度TJ= 25°C，VDD = 3.3V

说明：
（1）电气特性表值仅在指定的温度适用于工厂测试条件。
（2）寄存器值被表示为二进制（b是前缀数字），或者十六进制（0X是前缀的数字）。十进制值没有前缀。
（3）限定值都是在25℃下测试，设计和统计分析出来的结果。在整个工作温度范围内的极限值是通过使用统计质量控制（SQC）方法的相关性获得。

（4）表征典型值代表了最可能的参数指标。实际的典型值可能会随着时间的推移，应用和配置不同发生改变。典型值未经测试，并不能保证进行材料生产应用。
（5）I2C读/写通讯，上拉电阻的电流均采用SCL，SDA不使用。
（6）传感器感应器：2层，32转/层，直径14mm，PCB电感器L =19.4μH，RP =5.7kΩ，在2MHz的传感器电容：330pF的1％COG / NP0目标：铝，壁厚1.5mm
通道=通道0（连续模式）
CLKIN = 40MHz，
CHx_FIN_DIVIDER = B0000，
CHx_FREF_DIVIDER = B00 0000 0001，
CH0_RCOUNT = 0xFFFF，
SETTLECOUNT_CH0 = 0100
RP_OVERRIDE = B1，
AUTO_AMP​​_DIS = B1，
DRIVE_CURRENT_CH0 = 0x9800
6.6 12C开关特性

12C-时序图
6.7典型特征
常见的测试条件下（除非另有说明）：传感器感应器：2层，32转/层，直径14mm，PCB电感器L =19.4μH，RP =5.7kΩ，在2MHz的传感器电容：330pF的1％COG / NP0目标：铝，壁厚1.5mm
通道=通道0（连续模式）
CLKIN = 40MHz，
CHx_FIN_DIVIDER = B0000，
CHx_FREF_DIVIDER = B00 0000 0001，
CH0_RCOUNT = 0xFFFF，
SETTLECOUNT_CH0 = 0100
RP_OVERRIDE = B1，
AUTO_AMP​​_DIS = B1，
DRIVE_CURRENT_CH0 = 0x9800

图 2 工作模式电流-温度曲线 图3 工作模式电流-电源曲线

图 4 睡眠模式电流-温度曲线 图5 睡眠模式电流-电源曲线

图 6 关断模式电流-温度曲线 图7 关断模式电流-电源曲线

图8内部振荡器频率-温度曲线 图9 内部振荡器频率-电源曲线

7详细说明
7.1概述
导体在与交变电磁（EM）场接触时将引起磁场变化，可以采用传感器中的电感传感器进行检测。一个电感器与一个电容器可以构造一个L-C振荡器，可以用来产生电磁场。在一个LC振荡器中，当电磁场收到干扰时，可以观察到电感发生微小的偏移，与共振频率存在一定关系。
利用这个原理，在LDC1312/1314是一个电感-数字转换器（LDC），通过测量LC谐振器的振荡频率。该器件输出数字值与振荡频率成比例关系。此频率测量值可以被转换为一个等效电感。
7.2功能框图 Functional Block Diagram

LDC1312/ LDC1314由前端谐振电路驱动构成，其通过一个多路复用器的有效通道序列，连接他们到芯片对传感器频率（fSENSOR）进行测量与数字化处理。
芯片使用基准频率（fREF）来测量传感器的频率。fREF从一个内部基准时钟（振荡器），或外部提供的时钟频率。
每个通道的数字化输出成fSENSOR/ fREF比例关系
7.3 Feature Description功能说明
7.3.1时钟架构

fCLK是从内部时钟源或外部选择时钟源（CLKIN）

下表2示出了所有通道的时钟配置寄存器

7.3.2多通道和单通道操作

数字化的传感器测量的每个信道（DATAX）表示传感器频率比参考频率。
数据输出代表一个16位结果的12个MSBs：

下表说明了包含每个通道的固定点的样本值的寄存器。

当通过通道的LDC序列在多通道模式，每个通道的停留时间间隔是三部分的总和：传感器启动时间+转换时间+频道切换延时时间。如下图所示。

通道x的稳定等待时间由下式给出：
下表5给出寄存器每个通道的配置调节时间

如果式（4）建议6.08为最小值，寄存器进行编程应以7整数或更高数进行编程。
L，R P和C值可以通过使用德州仪器的
转换时间表示利用参考时钟周期的数目来测量传感器的频率，任意通道X的转换时间：

表6寄存器转换时间配置，通道0 - 3

信道切换延迟时间为：

举例：如果一个通道的转换结果是0x07A3，且OUTPUT_GAIN=0x0，则对应的输出代码为0x07A。如果OUTPUT_GAIN设置为0x3，在相同的条件下，则对应输出代码是0x7A3。
原来的4个MSB（为0x0）不再访问。图14示出了16位样本的对应每个增益设置段。

7.3.3电流驱动控制寄存器

下图中，纵坐标为R P值，横坐标上对应的十进制值。
程序x轴的应为十六进制值到IDRIVE字段。
注意，IDRIVE= b00000对应于16uA，并且IDRIVE= b11111对应于1563微安。

7.3.4设备状态寄存器

请参见寄存器映射区STATUS和ERROR_CONFIG寄存器描述。这些寄存器可以被配置为触发INTB引脚对某些事件的中断。

7.3.5输入尖峰脉冲滤波器
输入尖峰脉冲滤波器可以在MUX_CONFIG.DEGLITCH寄存器配置，如表11所示。

为了获得最佳性能，建议以选择超过传感器的振荡频率的最低设置。
  例如，如果最大的传感器频率为2.0兆赫，选择MUX_CONFIG.DEGLITCH= 100（3.3兆赫）。
7.4设备功能模式
1. 启动模式
当LDC上电时，它进入休眠模式，并等待配置。当设置CONFIG.SLEEP_MODE_EN为b0，退出休眠模式。
2. 正常（转换）模式
有多个通道数据输出。
3. 休眠模式
4. 关断模式（也包括复位模式）
7.5程序设计
LDC器件采用I2C接口访问控制和数据寄存器。
7.5.1 I2C接口规范
LDC使用带有I2C的寄存器访问扩展的启动顺序。
I2C接口的最大速度为400kbit/秒。
这个顺序遵循标准的I2C 7位从机地址8位指针寄存器字节设置寄存器地址。
 当ADDR引脚设置为低电平，LDC I2C地址为0x2A;当ADDR引脚置高， I2C地址为0x2B。
LDC退出关断模式后，ADDR引脚状态不能改变。

7.6寄存器映射图

下面 对每个地址进行说明：

8. 应用与实现

简言之，振荡器是闭环增益下的频率选择电路。用于振荡的标准是：（1）闭环增益>1（2）闭环相移2π弧度。
LC振荡器采用LC振荡回路作为移相和选频网络的正反馈振荡器称为LC振荡器。
传感器的频率可用如下公式表示：

RP的值可以近似用如下公式求得：

RP为目标距离、靶材料和传感器特性的函数。
图52示出的RP与传感器目标距离关系图。
该图显示了一个14毫米直径的PCB线圈（14毫米PCB卷板和厚度2mm不锈钢靶）。

l L（d）是传感器的电感，用于测量传感器线圈和目标之间的距离d；
l Linf是（目标在无穷远处）感应线圈不导电时的电感；
l M（d）为互感；
l C = CTANK + CPAR
l fSENSOR ：传感器频率；
典型应用
下图为LDC1312的一个应用例子。
第一通道目标垂直于线圈平面运动，检测其轴向位移。
第二通道感测第二目标的接近度，或连接一个参考线圈可用于温度补偿。

推荐寄存器初始设置
单通道使用：

多通道使用：

8.2.5电感自谐振频率
建议：fSENSOR < 0.8 × fSR.

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