艾为电子新一代压力感应AFE芯片AW8687x详解

艾为电子近日推出了新一代高精度低功耗压力检测前端AFE芯片——AW8687x系列，该系列根据通道数分为两款芯片，AW86872支持2路模拟差分信号输入，AW86874可支持4路模拟差分信号输入。 该系列芯片内置基线跟踪算法及DAC自动校准功能，具备低噪声、低功耗、小尺寸及操作简便等特点。非常适用于对芯片尺寸有严格要求的精巧型产品，对产品轻量化、小型化的推动有重要意义。 当前艾为电子压感产品系列已广泛应用于品牌手机、TWS耳机、电动牙刷、智能音箱、电子笔、笔电等领域，配合艾为Haptic触觉反馈方案可进一步提升产品的触觉效果和品质。

图1 AW8687x配合艾为Haptic触觉反馈方案图

特性

2.6~5.5V宽电压输入

2~4通道模拟差分信号输入

拥有14bit SAR ADC

ADC采样率最高可达200K SPS

内置两级PGA，最高支持256倍信号放大

拥有12bit DAC，最大可拥有（0.25*VS）的校准能力

支持400KHz/1MHz I²C

支持1.2V/1.8V/3.3V I²C

拥有一个智能看门狗

内部集成一个温度传感器

可最高支持两个中断输出口

可最高支持两路PWM输出

低功耗电流：4μA@3.3V

支持基线跟踪功能

支持DAC自动校准

可配置一路参考通道

监测状态功耗＜10μA @ 1 force sensor

封装信息

图2 AW8687x系列芯片封装信息

AW8687x系列芯片继承了上一代AW8686x系列芯片尺寸小的优点，增加中断引脚个数，将ADC采样率提高到了200KSPS，来降低ADC采样消耗的时长，从而达到降低功耗的目的。

典型应用图

图3AW8687x系列芯片典型应用图

主要特点

1

AFE采样功能

芯片内部有5路虚拟通道（ch0~ch4），可通过MUX自由选配到芯片的物理差分管脚(AINPx与AINNx)。如下图所示为AW86874CSR芯片拓扑结构图和AFE数据采样流程。

图4 AW86874CSR芯片内部拓扑结构图

图5 AFE数据采样流程

2

基线跟踪功能

为应对压力传感器存在的温飘，艾为电子推出的AW8687x系列芯片内部集成了基线跟踪算法和自动校准功能。 通过基线跟踪及自动校准功能可轻松应对压力传感器的温飘（因温度变化导致压力传感器输出电压出现的偏差），时刻保证输入信号时刻处于ADC测量范围内。芯片端集成基线跟踪算法，将使主控端的软件处理逻辑变得更简单，极大地缩减代码占用空间。

如下图所示：

红色线为ADC采集的压力信号

绿色线是基线，由芯片内部的基线跟踪算法通过采集的ADC值生成。

蓝色线为芯片计算的有效的ADC数据变化值，即diff值，用户获取该值后乘以ADC码值与力度之间的转换系数，即可计算出施加在压力传感器上的实际力度。

灰色线为识别的按压标志。

图6 AFE数据采样流程

3

参考通道补偿功能

AW8687x系列芯片可复用一路采样通道作为参考通道，适用于带参考通道的传感器，应对特殊的应用场景。

图7 参考通道示例图

4

按压力度一致性保障

由于受到材料、生产、工艺等因素的影响，即便是同批次的压力模组，不同个体之间的软硬程度仍有一些差异。基于AW8687X系列芯片，通过产线测试方案可以获取力度与ADC码值之间的转换系数，适配力度阈值，从而保证触发力度的一致性。

图8 产测机台示意图