传感器及信号调理 智能化浪潮下，市场需要怎样的传感器信号调理产品？

智能化浪潮下，市场需要怎样的传感器信号调理产品？

集微网报道，2023年9月13-15日，中国（上海）国际传感器技术与应用展览会（SENSOR CHINA 2023）在上海跨国采购会展中心隆重召开，本次展会聚集前沿传感技术、领先传感产品、创新传感应用，吸引国内外400+家优质企业踊跃参展。

在二楼展区，全信号链集成电路设计企业芯海科技（深圳）股份有限公司（以下简称“芯海科技”）展台汇聚大量专业观众，从展台布局来看，芯海科技按照产品应用领域设置工业应用、汽车电子以及健康测量三大专区，重点展示了各类传感器信号调理芯片产品以及这些产品在不同终端应用场景的案例，包括压力变送器、PLC安全隔离栅、热导式流量开关、电池监测管理、燃气报警器、汽车方向盘、额温枪、血氧仪、压力笔等。

集微网注意到，工业应用专区展出的案例均围绕芯海科技“明星产品”之一——CS32A010，据芯海科技产品经理廖文忠介绍，

基于“模拟信号链+MCU”技术优势推出Smart Analog®品牌

在智能化的浪潮下，基于传感器的感知随之增多，包括压力、温度、气体、触觉等多维度感知测量，同时需要信号处理和逻辑判断能力，但传统模拟芯片功能单一难以满足多样需求，因此市场需要更“聪明”的传感器调理芯片。2022年6月，芯海科技推出Smart Analog®品牌以更好地适应市场。

廖文忠在本次展会现场进一步解释了芯海科技推出Smart Analog®的多方面考量： “首先传感器种类多，约有3万+，普遍单品传感器用量不大，对应用和数字化来说成本高；其次随着物联网、汽车智能化、机器人等新兴产业的快速发展，智能传感器市场正在高速增长，主要呈现3个特点，一是单一传感器向多传感融合趋势，如电容感应、压力、温度融合成电子皮肤传感器；二是传感器信号从单一的校准、补偿等算法，向多参数的AI算法演进，让智能传感器更精准、更智能，所以对算力上要求越来越高；三是模拟传感器向数字化、联网化转变。最后一个因素则是供应链安全问题，当前中高端的传感器调理芯片大部分还要依赖进口，容易受到国际环境因素导致供货不稳定，因此推出国内中高端产品刻不容缓。”

除了上述市场因素之外，芯海科技得以成功推出Smart Analog®更是基于自身长期积累的技术优势。“芯海在全信号链芯片设计领域耕耘了20年，是国内少有拥有‘模拟信号链+MCU’双平台的公司。我们为满足传感器客户的需求，设计了Smart Analog®智能化、高可靠传感器信号调理产品平台，后续我们将基于此平台，推出各细分市场的产品。”他补充说道。

据了解，Smart Analog®产品平台适合各类智能传感器应用场景，具有专门处理复杂传感器信号的强大能力。其出色的稳定性和可靠性，能够在工业级环境中持久运行，同时能够帮助客户有效地简化和优化传感器终端设备的信号链设计，大幅降低相关成本。

廖文忠在谈到Smart Analog®的市场期待时提及：“当前主要基于Smart Analog®智能化、高可靠传感器信号调理产品平台系列化，同步在预研下一代平台的高性能基准、ADC、DAC等模块。”

CS32A010已实现量产出货 大获市场和客户认可

CS32A010是Smart Analog®平台下的首颗芯片，在精度、集成度以及接口等方面有着独特的优势， 具体特性如下：

一、高精度、高集成

1、2路恒流源1~1000uA输出；1路0~50mA 可调输出；以提升桥式传感器的温度特性，检测化学传感器的寿命，热导式传感器加热激励；

2、4路电压源输出，低温飘基准：可保障全工作温度下的测量精准度；

3、支持内置和外部温度传感器误差 Type. ±1.5℃；温度传感器可以为其它传感器信号进行校准补偿，以提升全工作温度下的测量精准度；

4、6/8通道，单周期建立24Bit Σ-Δ ADC，多通道模拟输入，可以实现多种传感器融合；实现nV级传感器信号的测量；

5、内置12Bit DAC，可以精准控制恒流激励的档位，或作为传感器信号调理后的电流4~20mA、电压0~5V、0~10V的模拟信号输出，以实现自动化控制；

6、ARM® M0@24MHz，Flash 64K，SRAM 8K，可实现复杂的算法；

7、可外置高低速晶振，支持万年历功能；可实现传感器异常日志；

二、丰富的输出接口：

1、支持I2C，SPI，2*UART，PWM，LIN

2、支持4~20mA，0~5V，0~10V

3、max 20个GPIO，均可映射外部中断向量

4、支持多级恒流LED驱动，2*3点阵

另外，CS32A010工作温度范围为-40℃~105℃，结合不同的工作模式，更可广泛应用于工业自动化与过程控制、精密检测设备、智能变送器、医疗设备等领域。据廖文忠透露，“市场上主流产品的温度范围大致分为3种：消费级-40℃~85℃、工规级-40℃~105℃/125℃、车规级-40℃~125℃/150℃，我们后续会相继推出-40℃~125℃/150℃的产品。”

值得一提的是，CS32A010配置了丰富的资料包，廖文忠谈及：“芯片的规格、性能指标好只是基础，配套的应用指导文档、开发板、评估板、SDK、DEMO及参考代码等资料包也非常关键，只有配套齐全，才能让客户简单易用。”

截至目前，包括CS32A010在内的CS32A01X系列产品由于凭借精度高、运用灵活、可靠性高等优势，已在烤箱、智能变送器、压力/温度/流量传感器和电池管理等家电、工业应用客户出货，得到客户的一致好评。

荣获“年度感知力量”大奖 背后有强大推动力

值得一提的是，在本次SENSOR CHINA上，芯海科技荣获“年度感知力量”大奖，这一奖项肯定了其深厚的技术积累和突出的市场贡献，也对其未来发展的产生极大的鼓舞作用。

芯海科技产品大获市场和客户广泛认可的背后，高研发投入和人才队伍建设无疑是重要的推动力。 该公司在半年报中披露，2023上半年研发投入同比下降3.44%，剔除股份支付费用影响，研发投入较2022年上半年同比增长33.91%，主要有两大原因，一是人员薪酬总额增长，2023年上半年末芯海科技研发人数为356人，较上年同期人数增长39%，研发人员人数增加及薪酬上涨致上半年研发人员薪酬费用较上年同期增加约1880万，增幅达41%；二是研发项目阶段推进，辅助材料及试制检验检测费较上年同期增加约180万，增幅达48%。

在人才队伍建设方面，截至2023年上半年，芯海科技研发技术队伍占公司总人数的70.08%，能够依据客户需求不断创新，快速开发出满足客户需求且具有竞争力的产品。目前该公司核心团队已基本组建完成，为后续公司发展打下了坚实的基础。

经过多年的发展，目前芯海科技基于自身优势已在国内信号链芯片领域占据一席之地，与行业标杆客户建立了良好的合作关系。近年来受益于5G和新能源汽车等产业驱动，全球信号链模拟芯片市场规模仍旧呈现增长趋势，今年规模预计将达到120亿美元。在市场格局方面，国际大厂曾掌握大部分市场份额，但值得欣喜的是，以芯海科技为代表的国内信号链模拟芯片企业正逐渐实现突围，在部分细分领域超越进口品牌，未来还将更进一步！

走进跃迁 传感器常见信号形式及信号调理

传感器随处可见，它们用来测量温度、光照、声音和其他各种环境参数。从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。下面通过简单的概述给大家介绍一下传感器常见信号形式及信号调节。

传感器

在使用的过程中，传感器的三种输出信号也发挥了重要的作用。

1、绝对码信号 是一种与被测对象的状态相对应的信号。如码盘，它的每一个角度方位对应于一组编码，这种编码称为绝对码。绝对码信号有很强的抗干扰能力，不管测量过程中发生什么情况，干扰过后，一种状态总是对应于一组确定的编码。

2、增量码信号 的特点是，被测量值与传感器输出信号的变化周期数成正比，即输出量值的大小由信号变化的周期数的增量决定。一般光栅位移传感器、磁栅位移传感器、激光位移传感器等采用干涉法等测量位移时，传感器输出的信号为增量码信号。

3、开关信号 ：开关信号只有0和1两个状态，可视为绝对码只有一位编码时的特例。如行程开关、光电开关等传感器的输出就是开关信号。

传感器的信号调节

传感元件（传感器）将有用的物理信号转换为电信号，例如：用于测量压力的压阻桥、用于检测超声波的压电传感器以及用于测量气体浓度的电化单元等。传感元件产生的电信号都很小，并且为非理想状态，例如：温度漂移和非线性传输函数等。

传感器模拟前端和传感器信号调节器，用于把这些传感元件所产生的小信号放大到可用水平。传感器包含完整的信号调节电路，以及可刺激传感元件、管理功率并与外部控制器连接的一些电路。

为了实现信号调节或更高层次的监测，通常需要测量多个传感器元件的输出。举例来说，处理一个典型压阻桥的输出，就需要同时测量压阻桥和温度传感器的输出。此外，热电偶的输出处理，要求同时测量热电偶的输出和传感器的输出，测量接头的温度。对接头温度的测量是为了完成冷接头补偿。同一信号调整器处理多个感测元件的情形称为“多模态信号调整器”。

传感器信号调节的另一个方面是发生信号调节的电域。传感器的电阻桥传感元件的信号调节发生在模拟域内。在传感器中，信号调节同时发生在模拟和数字域内。后一种情况被称作“混合信号信号调节”。

混合信号调节器的一个关键组成部分是模数转换器（ADC）。在信号达到智能补偿模块以前，两个传感元件始终都有独立的信号通路。之后，该模块组合这两个信号，产生经过处理之后的输出。

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