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LMP91000中文手册.pdf

发布时间：2022-06-02 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.84M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    LMP91000
    一般说明
    特征
    应用领域
    典型应用
    订购信息
    连线图
    引脚描述
    绝对最大额定值
    额定工作定值
    电气特性
    I2C接口
    时序特性
    时序图
    图1 I2C 接口时序图
    典型性能特征
    功能描述
    概述
    图2 系统框图
    恒电位仪电路图
    温度传感器变送表
    I2C接口
    写入和读取操作
    FIGURE 3. READ and WRITE transaction
    超时特性
    寄存器
    寄存器表
    状态-状态寄存器(地址0x00)
    锁定-保护寄存器(地址0x00)
    TIACN-TIA控制寄存器(地址0x10)
    REFCN - 基准控制寄存器(地址0x11)
    MODECN-模式控制寄存器(地址0x12)
    气体传感器接口
    在恒电位仪配置中的3极电流测定电池
    图4 3极电流测定电池
    有关接地配置中的2极原电池
    图5 2极原电池相关接地
    恒电位仪配置中的2极原电池
    图6 恒电位仪配置中的2极原电池
    应用信息
    多个LMP91000连接到I2C总线
    图7 多个LMP91000连接到I2C总线
    智能气体传感器模拟前端
    图8 智能气体传感器模拟前端
    I2C总线上的多个智能气体传感器模拟前端
    图9 I2C总线上的多个智能气体传感器模拟前端
    电力消耗
    电力消耗汇总
    传感器测试程序
    图10 测试程序示例
    物理尺寸
    LMP91000 2011年1月18日 传感器模拟前端系统：用于低功耗化学传感应用的可配置模拟 前端恒电位仪 一般说明 该LMP91000是一个可编程的模拟前端(AFE)，用于微功率电化学 传感应用。它在传感器和产生与电池电流成正比的输出电压的微 控制器之间提供一个完整的信号路径解决方案。该LMP91000的 可编程性使其可以支持如3极有毒气体传感器和相对于多个分散解 决方案的单一设计的2极原电池传感器。该LMP91000支持范围 为0.5 nA/ppm至9500 nA/ppm气体敏感度。同时，它还允许从 5μA到750μA满标度电流范围的简单转换。 可对LMP91000的可调节电池偏差和跨阻抗放大器(TIA)的增益通 过I2C接口进行编程。I2C接口亦可用于传感器诊断。用户可通过 VOUT端子读取集成温度传感器数值，并用其提供μC的额外校正 信号或用于监控，以验证传感器的温度条件。 LMP91000设计专为微功率应用优化，其工作电压范围在2.7V至 5.25V之间。总的电流消耗可小于10μA。通过关闭TIA放大器和 使用一个内部开关使参比电极与工作电极短接可在更大程度上节 省电力。 特征 典型值，TA = 25°C ■ 电源电压 ■ 电源电流(一段时间的平均值) ■ 电池调节电流高达 ■ 参比电极的偏置电流(85℃) ■ 输出驱动电流 ■ 与大多数化学电池接口的完整恒电位电路 ■ 可编程电池偏置电压 ■ 低偏置电压漂移 ■ 可编程TIA 增益 ■ 接收和发送电流能力 ■ I2C兼容数字接口 ■ 工作环境温度 ■ 封装 2.7V至5.25V <10μA 10mA 900pA(最大) 750μA -40°C至85℃ 14引脚LLP封装 2.75kΩ至350kΩ 典型应用 3极电化学电池 应用领域 ■ 化学物种鉴定 ■ 安培测定法的应用 ■ 电化学血糖仪 变量偏置 VREF 分压器 I2C接口 和控制寄存器 控制器 温度传感器 模拟前端(AFE)气体检测仪 30132505 本文是National Semiconductor英文版的译文，本公司不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何内容的准确性，请参考本公司提供的英 文版。 © 2011年美国国家半导体公司 www.national.com 301325 L M P 9 1 0 0 0 传 感 器 模 拟 前 端 系 统 ： 用 于 低 功 耗 化 学 传 感 应 用 的 可 配 置 模 拟 前 端 恒 电 位 仪
    0 0 0 1 9 P M L 订购信息 封装 零件编号 封装标识 运输方式 LMP91000SD LMP91000SDE LMP91000SDX L91000 1k只带装和卷装 250只带装和卷装 4.5k只带装和卷装 14-Pin LLP 连线图 14–Pin LLP NSC图纸 SDA14B 引脚描述 引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 顶视图 30132502 说明 连接到地 模块使能，低电平有效 I2C兼容接口时钟信号 I2C兼容接口数据 内部无连接 电源电压 接地 模拟输出 外部滤波器连接器(C1和C2之间的滤波器) 外部滤波器连接器(C1和C2之间的滤波器) 电压基准输入 工作电极。驱动化学传感器工作电极的输出 参比电极。驱动化学传感器反电极的输入 反电极。驱动化学传感器反电极的输出 连接到AGND 名称 DGND MENB SCL SDA NC VDD AGND VOUT C2 C1 VREF WE RE CE DAP www.national.com 2
    绝对最大额定值 ( )注释1 如果是用于军事航空领域的专用设备，请向美国国家半导体销 售办事处/经销商咨询具体可用性和规格。 注释2 静电放电(ESD)容许极限( ) 人体模型 带电设备模型 机器模型 任意两个引脚之间的电压 通过VDD或VSS的电流 CE引脚灌电流和电流发送 其他引脚的电流输出( ) 注释3 存储温度范围 结点温度( ) 注释4 2kV 1kV 200V 6.0V 50mA 10mA 5mA -65°C 至 150°C 150°C 焊接规范： 查阅 www.national.com网站产品文件夹和www.national.com/ ms/MS/MS-SOLDERING.pdf文件 额定工作定值 电源电压VS=(VDD - AGND) 温度范围( ) 注释4 封装热阻( ) 注释4 14-引脚 LLP封装(θJA) 2.7V至5.25V -40°C至85°C ( ) 注释1 44°C/W L M P 9 1 0 0 0 电气特性 除非另有规定，所有保证限定值适用条件为TA=25°C, VS=(VDD – AGND), VS=3.3V 及 AGND = DGND =0V, VREF= 2.5V, 内部零位=20%VREF。用黑体字表示的限定值适用于极端温度。 ( )注释5 参数 工作条件 最小值 ( )注释7 典型值 ( )注释6 最大值 ( )注释7 单位 标识 电源规格 IS 电源电流 3极电流测定电池模式 MODECN = 0x03 待机模式 MODECN = 0x02 TIA关闭情况下温度测量模式 MODECN = 0x06 TIA接通情况下温度测量模式 MODECN = 0x07 2极相关接地原电池模式 VREF=1.5V MODECN = 0x01 深度休眠模式 MODECN = 0x00 恒电位仪 Bias_RW 偏置编程范围(RE引脚与WE引脚 之间差分电压) 涉及VREF 或 VDD的电压百分比 偏置编程分辨率 IRE ICE RE引脚输入偏置电流 最小工作电流能力 AOL_A1 en_RW 最小充电能力 ( )注释9 控制回路运算放大器(A1)的开环 电压增益 RE引脚与WE引脚之间低频累积 噪音 最初时两个最小的步骤 所有其他步骤 VDD=2.7V; 内部零位 50％VDD VDD=5.25V; 内部零位 50％VDD 电流接收 电流发送 电流接收 电流发送 300mV ≤ VCE≤ Vs-300mV; -750µA ≤ ICE≤ 750µA 0.1Hz至10Hz，零偏置电压 ( )注释10 0.1Hz至10Hz，有偏置电压 ( ) 注释10, 注释11 15 13.5 10 8 15 13.5 20 18 9 8 1 0.85 90 800 90 900 µA % % pA µA mA dB µVpp 10 6.5 11.4 14.9 6.2 0.6 ±24 ±1 ±2 750 750 10 10 120 3.4 5.1 -90 -800 -90 -900 104 3 www.national.com
    0 0 0 1 9 P M L 标识 参数 工作条件 最小值 ( )注释7 典型值 ( )注释6 最大值 ( )注释7 单位 VOS_RW 涉及RE的WE电压偏置 偏置极性 ( )注释12 TcVOS_RW 从-40 °C至85°C涉及RE的WE 电压偏置 ( ) 注释8 偏置极性 ( )注释12 0% VREF 内部零位=20% VREF 0% VREF 内部零位=50% VREF 0% VREF 内部零位=67% VREF ±1% VREF ±2% VREF ±4% VREF ±6% VREF ±8% VREF ±10% VREF ±12% VREF ±14% VREF ±16% VREF ±18% VREF ±20% VREF ±22% VREF ±24% VREF 0% VREF 内部零位=20% VREF 0% VREF 内部零位=50% VREF 0% VREF 内部零位=67% VREF ±1% VREF ±2% VREF ±4% VREF ±6% VREF ±8% VREF ±10% VREF ±12% VREF ±14% VREF ±16% VREF ±18% VREF ±20% VREF ±22% VREF ±24% VREF -550 -575 -610 -750 -840 -930 -1090 -1235 -1430 -1510 -1575 -1650 -1700 -1750 -4 -4 -4 -5 -5 -5 -6 -6 -7 -7 -8 -8 -8 -8 TIA_GAIN 跨阻抗增益精度 线性 可编程TIA增益 7只可编程增益电阻器 最大外部增益电阻器 www.national.com 4 550 575 610 750 840 930 1090 1235 1430 1510 1575 1650 1700 1750 4 4 4 5 5 5 6 6 7 7 8 8 8 8 µV µV/°C % % kΩ 5 ±0.05 2.75 3.5 7 14 35 120 350 350
    标识 参数 工作条件 TIA_ZV 内部零位电压 VREF的3个可编程百分比 VDD的3个可编程百分比 RL 内部零位电压精度 可编程负载 4个可编程电阻负载 最小值 ( )注释7 典型值 ( )注释6 最大值 ( )注释7 单位 L M P 9 1 0 0 0 20 50 67 20 50 67 ±0.04 10 33 50 100 5 % % Ω % dB V V V V pF 单位 kHz µs µs µs µs ns ns ns µs 负载精度 PSRR RE引脚电源抑制比 2.7 ≤ VDD≤ 5.25V 内部零位20% VREF 内部零位50% VREF 内部零位67% VREF 80 110 温度传感器规格(详细情况请参阅功能说明章节中 ) 外部参考规范 VREF 温度传感器变送表 TA=-40˚C至85˚C TA=-40˚C至85˚C 温度误差 灵敏度 上电时间 外部电压参考范围 输入阻抗 -3 1.5 3 1.9 VDD °C mV/°C ms V MΩ -8.2 10 I2C接口 ( )注释5 除非另有规定，所有保证限定值适用条件为TA = 25°C, VS=(VDD – AGND), 2.7V
    0 0 0 1 9 P M L 标识 tBUF tVD;DAT tVD;ACK tSP t_timeout tEN;START tEN;STOP tEN;HIGH 参数 在停止和启动工况之间的总线空闲时间 数据有效时间 数据有效响应时间 尖峰脉冲宽度必须由输入 注释14 滤波器抑制( ) SCL和SDA的超时 I2C接口启用 I2C接口禁用 连续的I2C接口启用和禁用之间时间 工作条件 最小值 典型值 最大值 单位 4.7 25 600 600 600 3.45 3.45 50 100 µs µs µs ns ms ns ns ns 注释1.“绝对最大额定值”表明，超过这些限定值会导致器件损坏，包括出现诸如器件的不可操作性，以及其可靠性老化和/或性能退化等情况。但是，这并 不意味在规定的绝对最大额定值范围内和/或其他超出该运行额定值条件下运行可以保证器件的正常运行功能或不老化。运行额定值所指为在这些条件下器件 可以发挥功能，不应超越这种条件运行。 注释2. 人体模型，适用标准符合MIL - STD - 883，方法3015.7。机器模型，适用标准JESD22-A115-A (联合电子设备工程会议 ESD MM 标准) 场感应带电 设备模型, 适用标准JESD22 - C101 - C (联合电子设备工程会议静电放电FICDM标准)。 注释3.该器件的所有非电源引脚应予保护以防止骤回元件的静电放电。如果电流强行流入引脚，这些引脚的电压上升将超过该绝对最大值。 注释4.最大功率耗散TJ(最大值)为, θJA,和环境温度TA 的函数。任何环境温度下最大允许功率耗散为PDMAX = (TJ(最大值) - TA)/ θJA。 所有的元件适合封装， 直接焊接在一块印刷电路板上。 注释5.电气表所给数值仅适用于在所给温度下的工厂测试条件。工厂测试条件所导致的结果是器件极其有限的自身发热，TJ = TA。在内部自身发热TJ >TA的 条件下，电气表所示数值不作为的性能参数的保证。绝对最大额定值给出了结点温度极限值，超过这个极限值器件可能永久退化，无论是机械方面还是电气 方面。 注释6.典型值表示品质鉴定时确定的最有可能的参数指标。实际的典型值可能会随时间的变化而变化，同时也取决于实际应用和具体配置。典型值未经测试， 不对所运送的产品材料予以保证。 注释7.对百分之百的产品在25℃温度下进行了最大极限值试验。超越工作温度范围的极限值是通过使用统计质量控制(SQC)方法得到的关系确定的。 注释8.偏置电压温度漂移是在整体温度变化，温度极值情况下，通过VOS分配该变化而确定的。采用在温度为T1 (VOS_RW(T1)）情况下所测得的电压偏置， 使用下列方程式来计算温度为T2 (VOS_RW(T2))情况下的电压偏置：VOS_RW(T2)=VOS_RW(T1)+ABS(T2–T1)* TcVOS_RW. 注释9.在这样的电流条件下不可能有预期的输出电压精度。 注释10.此参数包括A1和TIA的噪音影响。 注释11.在与外部基准电压源连接的情况下，应该加入该基准电压源的噪音。 注释12.对于负偏压极性而言，内部零位设定为VREF的67％。 注释13.LMP91000提供了一个内部300ns的最小保持时间来弥补SCL下降沿未定义区域。 注释14.此参数由设计或品质鉴定保证。 时序图 图1 I2C 接口时序图 30132541 www.national.com 6
    典型性能特征 除非另有规定，否则TA = 25°C, VS=(VDD – AGND), 2.7V
    0 0 0 1 9 P M L 电源电流与温度的关系(深度休眠模式) 电源电流与VDD的关系(深度休眠模式) VDD = 2.7V VDD = 3.3V VDD = 5V 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 ) A μ ( 流 电 源 电 85°C 25°C -40°C 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 ) A μ ( 流 电 源 电 -50 -25 0 25 温度(℃) 50 75 100 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 电源电压(V) 30132591 30132597 电源电流与温度的关系(待机模式) 电源电流与VDD的关系(待机模式) VDD = 2.7V VDD = 3.3V VDD = 5V ) A μ ( 流 电 源 电 7.50 7.25 7.00 6.75 6.50 6.25 6.00 5.75 5.50 85°C 25°C -40°C ) A μ ( 流 电 源 电 7.50 7.25 7.00 6.75 6.50 6.25 6.00 5.75 5.50 -50 -25 0 25 温度(℃) 50 75 100 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 电源电压(V) 30132587 30132592 电源电流与温度的关系(3极电流测定模式) 电源电流与VDD的关系(3极电流测定模式) VDD = 2.7V VDD = 3.3V VDD = 5V 11.0 10.8 10.6 10.4 10.2 10.0 9.8 9.6 9.4 9.2 9.0 ) A μ ( 流 电 源 电 85°C 25°C -40°C 11.0 10.8 10.6 10.4 10.2 10.0 9.8 9.6 9.4 9.2 9.0 ) A μ ( 流 电 源 电 -50 -25 0 25 50 75 100 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 温度(℃) 电源电压(V) 30132586 30132593 www.national.com 8
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