目前,制造商正在不斷完善手持式裝置,提供體積更小而功能更多的產(chǎn)品。但是他們不得不面對相互矛盾的要求——在讓產(chǎn)品功能超群的同時降低其成本。
解決這一難題的方法之一是采用微型機電系統(tǒng)MEMS。MEMS可以使制造商將一件產(chǎn)品的所有功能集成到單個芯片上。MEMS對消費電子產(chǎn)品的終極影響有很多,例如可以降低成本、在不犧牲性能的情況下減小尺寸和重量的等。手持式設(shè)備制造商正在逐漸意識到MEMS的價值以及這種技術(shù)所帶來的好處——大批量、低成本、小尺寸。根據(jù)市場的趨勢來看,雖然MEMS行業(yè)傳統(tǒng)上與汽車應(yīng)用相關(guān),但是隨著微型傳感器敏感度越來越高并且價格便宜,以及越來越多的人需要移動產(chǎn)品的市場需求,該行業(yè)也開始在消費市場中占據(jù)一席之地。預(yù)計消費電子市場" title="消費電子市場">消費電子市場對MEMS傳感器的使用將從2005年的3.55億美元增長到2010年的8億美元。
1飛思卡爾" title="飛思卡爾">飛思卡爾基于MEMS傳感器
飛思卡爾半導(dǎo)體自1980年第一個傳感器問世以來,銷售的傳感器數(shù)量數(shù)以億計。飛思卡爾幫助客戶開發(fā)產(chǎn)品,用以監(jiān)控日常生活中出現(xiàn)的大量產(chǎn)品和技術(shù)。 飛思卡爾將非常小的電子和機械組件包含在一個封裝中做成了MEMS傳感器。該封裝還整合了集成電路(IC),當MEMS感應(yīng)、處理或控制周圍環(huán)境時,它使系統(tǒng)的一部分能夠進行信息處理。傳感器適用于需要測量因傾斜、移動、定位、震動或擺動而產(chǎn)生的各種力,或者測量壓力、高度、重量和水位的最終產(chǎn)品或嵌入式系統(tǒng)。
飛思卡爾的MEMS傳感器設(shè)備" title="傳感器設(shè)備">傳感器設(shè)備的應(yīng)用相當廣泛。在汽車領(lǐng)域,汽車設(shè)計人員和廠商在每輛汽車的不同地方都要應(yīng)用飛思卡爾的MEMS傳感器。在加強汽車安全的應(yīng)用中,加速傳感器提供碰撞檢測功能并對前/側(cè)氣囊及其他汽車安全設(shè)備進行有效部署。在醫(yī)療領(lǐng)域和特殊的保健監(jiān)控應(yīng)用中,使用MEMS傳感器,能使使用者擁有更準確的血壓監(jiān)控設(shè)備,功能更高的呼吸器,為病人提供重要診斷。在蜂窩電話中,MEMS產(chǎn)品能使自然的手部運動(而不是推動按鈕的方法)用作激活各種功能,另外它能夠檢測加速度或減速度(例如在設(shè)備跌落時),從而防止手持設(shè)備受損,并將數(shù)據(jù)損失的風(fēng)險降至最低。此外,它可用于更精確的氣象站氣象測量和反應(yīng)更快、更強的游戲設(shè)備等。
2 飛思卡爾傳感器技術(shù)不斷創(chuàng)新
飛思卡爾基于MEMS的壓力傳感器和加速傳感器是汽車電子、保健監(jiān)控設(shè)備、智能便攜電子設(shè)備(如蜂窩電話、PDA和硬盤驅(qū)盤器;計算機外圍設(shè)備和無線設(shè)備)等關(guān)鍵應(yīng)用的關(guān)鍵組件。
隨著技術(shù)的飛速發(fā)展,飛思卡爾半導(dǎo)體近期又推出三款敏感度極高的傳感器。這些傳感器可以加快MEMS行業(yè)向消費市場的更高采用率轉(zhuǎn)換。此次基于MEMS的MMA6270Q(XY-軸)、MMA6280Q(XZ-軸)和 MMA7261Q (XYZ-軸) 傳感器(也稱為加速計" title="加速計">加速計)的推出將飛思卡爾當前的產(chǎn)品系列從1.5g增加到10g。這三款針對低成本消費電子市場的低重力(low-g)傳感器是電子系統(tǒng)的理想之選,它可以探測通過微小的力量變化就可導(dǎo)致的墜落、傾斜、移動、定位和振動。MMA7261Q和MMA62XXQ傳感器分別如圖1和圖2所示。
MMA6270Q(XY-軸)、MMA6280Q(XZ-軸)和MMA7261Q(XYZ-軸)傳感器設(shè)備根據(jù)應(yīng)用需要提供2或3個感應(yīng)軸。MMA6280Q是業(yè)界第一個XZ軸加速計,可在橫向和垂直平面上感應(yīng),無需子卡。因此在不需要三軸" title="三軸">三軸設(shè)備的情況下,它是一款經(jīng)濟、高效的解決方案。其應(yīng)用包括高級步程計,可測量步行中人的腳步運動、距離和速度。三軸傳感器設(shè)備允許根據(jù)多種不同應(yīng)用和功能選擇敏感度。
3 典型應(yīng)用
基于MEMS的傳感器可用于消費產(chǎn)品、工業(yè)或保健監(jiān)控產(chǎn)品或應(yīng)用于具有傳感功能的嵌入式系統(tǒng)。其應(yīng)用實例如下:(1)GPS系統(tǒng);(2)硬盤的自由落體保護;(3)像機的穩(wěn)定性;(4)在游戲設(shè)備中的滾動界面;(5)墜落檢測;(6)墜落日志;(7)HDD保護;(8)MP3播放器;(9)便攜電子產(chǎn)品;(10)用于擔(dān)保的記錄;(11)電子羅盤;(12)人類環(huán)境學(xué)工具;(13)游戲;(14)圖像穩(wěn)定性。
MMA6270Q、MMA6280Q和 MMA7261Q的功能如下:
· 各個方向運動的雙軸或三軸感應(yīng);
· 客戶可選擇重力范圍;
· MMA62x0Q:1.5g/ 2g/ 4g/ 6g;
· MMA7261Q:2.5g/ 3.3g/ 6.7g/ 10g;
· 低電流消耗(500μA);
· 睡眠模式只需3μA,可延長電池壽命;
· 低電壓操作(2.2~3.6V);
· 快速電源響應(yīng)時間(1ms);
· 高敏感度、低噪音、更高的清晰度、更大的準確性;
· 將信號條件、放大功能和溫度與低通濾波器相結(jié)合;
· 小尺寸的方型扁平無引腳(QFN)封裝(6x6x1.45毫米);
· 符合限制使用有害物質(zhì)(RoHS)的指令。
開發(fā)工具包括MC9S08QG8 MCU。它結(jié)合了MMA7260Q XYZ軸加速計(可直接由MMA6270Q、MMA6280Q或MMA7261Q代替)和2.4GHz MC13191無線收發(fā)器,以及USB 2.0全速的MC68HC908JW32。
評估工具包也可用于三款基于MEMS的傳感器。小型電路板可用于評估設(shè)備,以快速開發(fā)原型產(chǎn)品。