ZMD31050

高级差分传感器信号处理器

基本性能指标：

l         能对传感器的偏移、灵敏度、温漂和非线性进行数字补偿；

l         适用于几乎所有的桥式传感器（输入信号范围1~~275mV/V）；

l         数字单点校准：快速、准确；

l         多种温度传感器供选择：桥电路、温度电阻、内部或外部的温度二极管；

l         多种输出方式供选择：电压（0~5V），（0~10V），电流（4~20mA），PWM，I2C，SPI，ZACwire^TM（一线接口），报警输出；

l         输出分辨率（最多15位）及相对应的采样频率（最多3.9kHz）可以选择；

l         桥式传感器的激励源可选用：比例电压、恒压模式或恒流模式；

l         独立的温度传感器输入通道；

l         具有传感器连接和模式检测功能；

l         工作的温度范围为-40℃~+125℃；

l         电源电压：+2.7V~+5.5V；

l         无需外部焊接元件；

l         PC通过数字接口实现芯片的配置和校准；

l         高精度（-25℃~+85℃时的误差在±0.1%、-40℃~+125℃时的误差在±0.25%）。

芯片简要介绍：

ZMD31050是高精度桥式传感器信号处理的CMOS集成电路。该产品提供了传感器的偏移、灵敏度、温漂和非线性的数字补偿，内部有一个16位的RISC微控制器运行校准公式，校准系数存放于EEPROM中。

ZMD31050适用于几乎所有的桥式传感器，另外，该芯片还可以与外部的温度传感器进行接口。

该芯片通过双向数字接口(I2C，SPI，ZACwireTM)由PC实现校准并将校准数据存入EEPROM。这种方法的优点是速度快、精度高且降低了生产成本。

图1：传感器采用比例电压激励、温度测量采用外部温度二极管且具有电压输出的电路

图2：温度测量采用内部温度二极管且具有4~20mA输出的电

原理框图

图3：ZMD31050原理框图

PGA——可编程增益放大器；

MUX——多路器；

ADC——AD转换器；

CMC——校准控制器；

DAC——DA转换器；

FIO1——可选IO1：模拟输出（电压/电流），PWM2（脉宽调制），ZACwireTM（一线接口）；

FIO2——可选IO2：PWM1，SPI，SPI从机选择，Alarm1、Alarm2串行接口，I2C，时钟；

PCOMP——可编程比较器；

EEPROM——用于校准参数设置和校准配置；

TS——片上温度传感器；

ROM——存放校准公式；

PWM——脉宽调制模式；

ZMD31050的信号分为模拟部分（蓝色表示）和数字部分（红色表示）。模拟部分实现信号的差分处理，即内部是差分型桥式传感器信号，通过两个信号线进行处理，消除了共模电位（模拟地=VDDA/2）。因此，对输入的正信号或负信号都可以进行放大。

从桥式传感器出来的信号在PGA中进行预放大，MUX将该信号与外部二极管或分立温度传感器信号按照某种序列传送给ADC单元。其后，ADC单元对这些信号进行AD转换。在CMC中对数字信号进行校正，校正是基于ROM中存放的校正公式和EEPROM中存放的校准参数来进行的。根据对输出的配置将传感器信号以模拟量、数字量、PWM的形式输出，输出信号由串行接口及FIO1、FIO2提供，数据配置和参数校准可以通过数字接口实现。模块化设计的思想方便了在尺寸和功能等方面的快速定制。

应用举例

例1 ：典型的电压输出，外部二极管进行温度补偿，内部VDD校准电路及掉电诊断

例2 ：0~10V电压输出模式，内部VDD和电源校准电路，内部二极管进行温度补偿

例3 ：电压输出模式，传感器桥采用恒流激励，通过测量桥电压下降进行温度补偿，使用内部VDD校准电路但无外部滤波电容。

例4：压力比例输出，终端校准，PWM的外部附加的温度测量的3线终端连接

注：可以对上述的应用例子进行分解、组合应用。对于VDD的产生，推荐使用带有外部滤波电容的内部电源管理电路，如例1所示。

3 ESD保护及锁闭保护

（译者注：锁闭现象为IC中的一种击穿现象，破坏性强）

所有的管脚均采用>2000V的ESD保护（INN，INP，FBP为>1200V）和±100mA或+8V/-4V（相对于VSS,VSSA）的锁闭保护。详细情况参看第4章。ESD测试是对SSOP16封装进行的，并根据MIL883，方式3015.7的1.5KΩ/100Pf的人体模型进行测试。