如何實現(xiàn)各種MEMS傳感器的最優(yōu)搭配？
[導(dǎo)讀]作者：孫昌旭
你有想過將來直接用手機測身高嗎？新一代基于MEMS的高精度壓力傳感器就可實現(xiàn)。如今基于MEMS的加速傳感器、陀螺儀、指南針、壓力傳感器、麥克風正在成為Android新版本中的指定標配，在主平臺差異化越
作者：孫昌旭
你有想過將來直接用手機測身高嗎？新一代基于MEMS的高精度壓力傳感器就可實現(xiàn)。如今基于MEMS的加速傳感器、陀螺儀、指南針、壓力傳感器、麥克風正在成為Android新版本中的指定標配，在主平臺差異化越來越小的同時，外圍器件的差異化成為手機或其它消費電子產(chǎn)品的新武器，而這些新興的傳感器各有什么應(yīng)用定位？將來如何發(fā)展？來自MEMS領(lǐng)先廠商意法半導(dǎo)體的專家張應(yīng)娜女士在IIC上作了詳細講解，現(xiàn)摘其精華與大家分享。
加速傳感器是最早規(guī)模商用在PC硬盤、手機、游戲操作手柄等電子產(chǎn)品中的MEMS器件，其結(jié)構(gòu)在以上幾類傳感器中屬于較簡單的一種，如今主流供應(yīng)商已超過十幾家，也使此類傳感器的價格迅速下降，已成為手機中的標配?，F(xiàn)在大家要做的就是實現(xiàn)更小的尺寸與更低的功耗。三軸加速傳感器因為集成度高，代替三個單軸加速器，已成為主流技術(shù)。功耗上則是各家競爭的焦點。此次ST在IIC上展示的最新款3軸加速器LIS3DH，據(jù)張應(yīng)娜稱功耗僅是競爭對手的1%，同時還集成了3個10位的ADC，相當具有競爭力。
由于iPhone4的驅(qū)動，2010年可以說是陀螺儀的元年，陀螺儀在手機中迅速被采用?！巴勇輧x的結(jié)構(gòu)比加速傳感器復(fù)雜很多，它有一顆心臟，還是一顆活動的心臟，所以不僅復(fù)雜，功耗也比加速器大一些?！睆垜?yīng)娜解釋。陀螺儀的應(yīng)用包括提升各種“Motion Control”界面的用戶體驗、圖形穩(wěn)定、游戲和導(dǎo)航等，成為提升高端手機體驗的重要配置。最新的趨勢是三軸單Die的陀螺儀，并采用模擬和數(shù)字混合輸出，ST最新的L3G4200D就是一款這樣產(chǎn)品。“它的技術(shù)難度在于大規(guī)模生產(chǎn)的良率較低，同時一致性與精度也是一個挑戰(zhàn)。”張應(yīng)娜表示。L3G4200D已在去年大規(guī)模量產(chǎn)，今年新增加的H版還會加入FIFO功能，可以進一步降低系統(tǒng)的功耗。L3G4200D的封裝尺寸僅為4X4X1，可實現(xiàn)三種量程，工作時的功耗僅為6mA。
至于最新的指南針(也叫電子羅盤儀)，用過iPhone4的用戶都有劃“8”字校準的經(jīng)歷，蘋果將指南針的應(yīng)用引入主流，而Android 2.2中也已規(guī)定指南針作為手機的標配了。指南針可以為電子產(chǎn)品增加很多新的賣點和新業(yè)務(wù)，比如地圖指導(dǎo)、基于方向的服務(wù)、無需運動的指向、增強型遙控等?！安贿^，指南針要與加速傳感器聯(lián)合起來應(yīng)用才會達到最佳效果。”張應(yīng)娜解釋，所以ST將指南針與12位的加速器(由霍利威爾公司提供)集成在一個模塊中，直接向用戶提供LSM303DLH模塊。
ST的這款混合方案保證了三個軸的完美重合，這是分離方案很難實現(xiàn)的。張應(yīng)娜解釋：“為什么蘋果的iphone中需要劃8字來調(diào)校？因為每次開機時磁場環(huán)境都發(fā)生了變化，而ST的這款混合電子羅盤儀+加速器，通過加入校準與再校準功能、高精度設(shè)計和新的算法，可以根據(jù)環(huán)境變自己校準，免去用戶劃8字的麻煩。并且劃8字還是有一定技竅的，不是每個消費都可以劃正確的8字。”期待ST這款不需要用戶自己調(diào)校的羅盤儀。
基于指南針的最新應(yīng)用
最后談?wù)勎恼麻_頭部分提到的MEMS壓力傳感器?！癆ndroid2.3中已將壓力傳感器作為標配，這將會大大刺激壓力傳感器在手機中的采用?！睆垜?yīng)娜說道。相對于傳統(tǒng)的壓力傳感器，MEMS壓力傳感器可以做到更小、更薄、更高精度、數(shù)字輸出，從而有機會做入手機等移動消費電子產(chǎn)品。“將來高精度的MEMS壓力傳感器做入手機后，用戶甚至可以用手機來測量身高?！睆垜?yīng)娜稱，不過目前能商用的壓力傳感器還沒有這么高的精度，ST最新的LPS001WP制成的高度計，可測量的精度為0.1mbar，測量范圍300-1,100mbar，可用來測試樓層高度，但還不能測量身高?！昂芸旄呔?、可集成進手機，測試身高的產(chǎn)品就會問世了?！彼嘎?。LPS001WP具有低功耗優(yōu)勢，連續(xù)工作模式下電流為190μA；低耗電模式下電流為120μA，關(guān)機模式下電流為5μA。
此外，MEMS麥克風正在手機等消費電子中取代ECM麥克風，因為前者可以實現(xiàn)回流焊工藝，可使PCB做得非常薄(1mm)。
以上這些所有MEMS傳感器件正在越來越多的被用于各種便攜消費電子中，而這些傳感器并不是單獨使用，而是多個整合起來實現(xiàn)更豐富的功能和更好的體驗，集成多種傳感器的模塊也是未來的一種趨勢?！案鞣NMEMS傳感器在手機中的應(yīng)用迅速增加，他們之間的配合則可以實現(xiàn)完美的應(yīng)用。”張應(yīng)娜說道，“比如指南針對陀螺儀校準，而陀螺儀又離不開加速器。所以，這些產(chǎn)品的兩兩、甚至三三集成是未來的趨勢?！?br>
你有想過將來直接用手機測身高嗎？新一代基于MEMS的高精度壓力傳感器就可實現(xiàn)。如今基于MEMS的加速傳感器、陀螺儀、指南針、壓力傳感器、麥克風正在成為Android新版本中的指定標配，在主平臺差異化越來越小的同時，外圍器件的差異化成為手機或其它消費電子產(chǎn)品的新武器，而這些新興的傳感器各有什么應(yīng)用定位？將來如何發(fā)展？來自MEMS領(lǐng)先廠商意法半導(dǎo)體的專家張應(yīng)娜女士在IIC上作了詳細講解，現(xiàn)摘其精華與大家分享。
加速傳感器是最早規(guī)模商用在PC硬盤、手機、游戲操作手柄等電子產(chǎn)品中的MEMS器件，其結(jié)構(gòu)在以上幾類傳感器中屬于較簡單的一種，如今主流供應(yīng)商已超過十幾家，也使此類傳感器的價格迅速下降，已成為手機中的標配?，F(xiàn)在大家要做的就是實現(xiàn)更小的尺寸與更低的功耗。三軸加速傳感器因為集成度高，代替三個單軸加速器，已成為主流技術(shù)。功耗上則是各家競爭的焦點。此次ST在IIC上展示的最新款3軸加速器LIS3DH，據(jù)張應(yīng)娜稱功耗僅是競爭對手的1%，同時還集成了3個10位的ADC，相當具有競爭力。
由于iPhone4的驅(qū)動，2010年可以說是陀螺儀的元年，陀螺儀在手機中迅速被采用?！巴勇輧x的結(jié)構(gòu)比加速傳感器復(fù)雜很多，它有一顆心臟，還是一顆活動的心臟，所以不僅復(fù)雜，功耗也比加速器大一些?！睆垜?yīng)娜解釋。陀螺儀的應(yīng)用包括提升各種“Motion Control”界面的用戶體驗、圖形穩(wěn)定、游戲和導(dǎo)航等，成為提升高端手機體驗的重要配置。最新的趨勢是三軸單Die的陀螺儀，并采用模擬和數(shù)字混合輸出，ST最新的L3G4200D就是一款這樣產(chǎn)品。“它的技術(shù)難度在于大規(guī)模生產(chǎn)的良率較低，同時一致性與精度也是一個挑戰(zhàn)。”張應(yīng)娜表示。L3G4200D已在去年大規(guī)模量產(chǎn)，今年新增加的H版還會加入FIFO功能，可以進一步降低系統(tǒng)的功耗。L3G4200D的封裝尺寸僅為4X4X1，可實現(xiàn)三種量程，工作時的功耗僅為6mA。
至于最新的指南針(也叫電子羅盤儀)，用過iPhone4的用戶都有劃“8”字校準的經(jīng)歷，蘋果將指南針的應(yīng)用引入主流，而Android 2.2中也已規(guī)定指南針作為手機的標配了。指南針可以為電子產(chǎn)品增加很多新的賣點和新業(yè)務(wù)，比如地圖指導(dǎo)、基于方向的服務(wù)、無需運動的指向、增強型遙控等?！安贿^，指南針要與加速傳感器聯(lián)合起來應(yīng)用才會達到最佳效果。”張應(yīng)娜解釋，所以ST將指南針與12位的加速器(由霍利威爾公司提供)集成在一個模塊中，直接向用戶提供LSM303DLH模塊。
ST的這款混合方案保證了三個軸的完美重合，這是分離方案很難實現(xiàn)的。張應(yīng)娜解釋：“為什么蘋果的iphone中需要劃8字來調(diào)校？因為每次開機時磁場環(huán)境都發(fā)生了變化，而ST的這款混合電子羅盤儀+加速器，通過加入校準與再校準功能、高精度設(shè)計和新的算法，可以根據(jù)環(huán)境變自己校準，免去用戶劃8字的麻煩。并且劃8字還是有一定技竅的，不是每個消費都可以劃正確的8字。”期待ST這款不需要用戶自己調(diào)校的羅盤儀。
基于指南針的最新應(yīng)用
最后談?wù)勎恼麻_頭部分提到的MEMS壓力傳感器?！癆ndroid2.3中已將壓力傳感器作為標配，這將會大大刺激壓力傳感器在手機中的采用?！睆垜?yīng)娜說道。相對于傳統(tǒng)的壓力傳感器，MEMS壓力傳感器可以做到更小、更薄、更高精度、數(shù)字輸出，從而有機會做入手機等移動消費電子產(chǎn)品。“將來高精度的MEMS壓力傳感器做入手機后，用戶甚至可以用手機來測量身高?！睆垜?yīng)娜稱，不過目前能商用的壓力傳感器還沒有這么高的精度，ST最新的LPS001WP制成的高度計，可測量的精度為0.1mbar，測量范圍300-1,100mbar，可用來測試樓層高度，但還不能測量身高?！昂芸旄呔?、可集成進手機，測試身高的產(chǎn)品就會問世了?！彼嘎?。LPS001WP具有低功耗優(yōu)勢，連續(xù)工作模式下電流為190μA；低耗電模式下電流為120μA，關(guān)機模式下電流為5μA。
此外，MEMS麥克風正在手機等消費電子中取代ECM麥克風，因為前者可以實現(xiàn)回流焊工藝，可使PCB做得非常薄(1mm)。
以上這些所有MEMS傳感器件正在越來越多的被用于各種便攜消費電子中，而這些傳感器并不是單獨使用，而是多個整合起來實現(xiàn)更豐富的功能和更好的體驗，集成多種傳感器的模塊也是未來的一種趨勢?！案鞣NMEMS傳感器在手機中的應(yīng)用迅速增加，他們之間的配合則可以實現(xiàn)完美的應(yīng)用。”張應(yīng)娜說道，“比如指南針對陀螺儀校準，而陀螺儀又離不開加速器。所以，這些產(chǎn)品的兩兩、甚至三三集成是未來的趨勢?！?br>
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