Σ-Δ型ADC造就新一代智能车用传感器

是异常的侧滑而不是车辆本身的转弯。而侧翻的趋势也是一个角速度。这其中都会用到各种各样MEMS传感器，如加速度计和陀螺仪。

　　这些MEMS传感器由许多非常微小的微米级的小弹片组成，如上图3。当汽车发生碰撞或者有姿态变化的时候，加速度就会带来一个位移，这个位移就会带来一个电信号的变化，具体来说是电容信号的变化。通过这样的结构，就把动作的趋势转化成了电信号的变化，没有动作发生的时候，信号是0，当有动作的发生的时候，就输出信号，并且动作幅度越大，电信号也越大。

　　但是，MEMS传感器检测的电信号是非常微弱的，这就需要将它放大，然后才能用一定采样位数的转换器转换成数字信号输出，再送给单片机或处理器进行分析，才能得到具体的加速度数值。这就是传统的老一代MEMS传感器的架构，它包含一个驱动用以驱动机械MEMS的单元，然后再用交流做激励，将动作发生时候差分的电信号进行放大解调输出，所以这是一个模拟的信号，当外部动作带来位移变化的时候，通过MEMS的单元变成电信号直接输出。

　　技术在不断的演进，上述老一代MEMS传感器变得越来越过时，新一代的传感器设计面临很多新的挑战，比如：

　　1. 数据输出的接口有标准的要求（模拟接口向数字接口转变）；数据安全性标准问题；

　　2. 测量范围的扩大（即同样的一个传感器单元要能够实现低量程到高量程的自适应）；

　　3. 输出信号频带可选性（即位移发生时候的信号是很多频率信号混杂在一起的，有高频的，有低频的，因为碰撞是一个综合事件。而安全气囊要不要弹开？这就需要去判断特定频带下的一个信号）；

　　4. 自测机制（传感器是整个判断机制的主要信息来源，根据传感器的数据来决定气囊是不是要弹开？那么这个决策如果错了，不弹开，那后果可想而知，但是不该弹开的时候弹开了后果也可想而知。所以传感器的数据必须可靠，所以必须有自测的功能）；

　　5. 温度的补偿；零点的补偿等也都非常重要。这些要求如果纯粹用纯模拟的器件完成，虽然可以把精度做的很高，例如使用非常高性能的运放、调理电路，但是没法做出灵活性和可重复性。

　　而新一代MEMS传感器集成Σ-Δ型ADC后，由于Σ-Δ架构输出的是数字信号，所以可以非常方便的对其进行零点校正、温度补偿等，所有这些任务都可以在Σ-Δ型ADC内部实现。

　　ADXRS800：集成16位Σ-Δ型ADC的汽车级角速度传感器

　　ADXRS800是一款极其稳定、振动抑制性能极高的创新型汽车级陀螺仪，适合汽车电子稳定性控制、侧翻检测和俯仰检测等应用。它集成了16位Σ-Δ型ADC，对线性加速度的抵御度为0.03°/s/g，振动校正特性为0.0002°/s/g2，+105°C时的噪声密度为0.02°/s/√Hz，整个工作温度范围内和产品寿命期间的零点失调偏差最大值仅为3°/s。

　　图4. ADXRS800：第一颗汽车用数字型角速度传感器。

　　ADXRS800的连续自测架构简化了故障检测算法，系统设计师可以将故障检测快速集成到设计中。其机电系统的完整性通过以下方法来检查：对传感结构施加一个高频静电力，以便与基带中的实际速率信号区分开来，然后滤除实际速率信号，使传感器输出不受干扰。

　　由于动态范围非常宽，ADXRS800能够检测高达±300°/s的角速率，同时在低端提供80 LSB/°/s的高分辨率。采用80 Hz滤波器时，噪声低至0.16°/s rms。角速率数据以16位字形式提供，作为32位串行外设接口（SPI）消息的一部分。

　　汽车电池监控系统中的用武之地

　　ADI公司集成了16位Σ-Δ型ADC、PGA、和处理器内核的精密传感器SoC ADuC703x为用户提供了一个经济、高效的电池测量方案，可实现超高动态范围和精度的电流测量、电压测量、和温度测量。ADuC703x不仅可配合监控器IC来进行新能源汽车电池的监控，还在传统汽车的电池监控中有极高的市场占有率。

　　Start-Stop系统在汽车等红灯的时候，将发动机熄灭，而当绿灯亮的时候再点着，这样做的目的是不让发动机空转，还能省下很多油。这个应用目前在欧洲的使用率很高。而这个系统的大功臣就是电池传感器，有了它就能够知道电池的状态，从而为驾驶者下一步的动作提供依据。

　　图5. Σ-Δ型ADC用于汽车电池监控系统。

该电池监控系统设计有一些非常苛刻的要求，需要将一个传感器安装在电池部位去精确的检测电池的电压、电流和温度，根据这些计算电池的电量状态。极宽的电流范围是很大的挑战，汽车启动时的电流达到几百安培的水平，而熄火的时