翠展微電子推出可編程超低功耗熱釋電信號調理芯片M8601

可廣泛應用于具有防誤報功能的紅外攝像機、無線人體入侵監(jiān)控、高端智能樓宇及家居。

2020年11月26日上海訊，翠展微電子（上海）有限公司（Grecon）日前宣布推出一款針對人體被動紅外（PIR）應用的可編程式超低功耗數(shù)字調理芯片M8601。采用該芯片的數(shù)字式熱釋電探頭，通過該傳感器的陶瓷敏感元檢測出人體紅外輻射信號，探頭內部的信號調理芯片再進行數(shù)字化采樣、濾波以及邏輯運算。通過對芯片內部的寄存器進行配置，把經過處理之后的數(shù)字信號或I/O信號以單線通信模式（兼容DOCI）傳輸給外部單片機或負載電路。在正常工作模式下芯片工作電壓范圍是1.4V-3.6V，芯片具有極低的功耗電流，在工作電壓3V條件下，整個探頭的功耗低于3μA。

M8601是一款超低功耗可編程信號調理芯片，可以根據(jù)用戶的實際使用需求，通過外部單片機對其內部的寄存器進行配置，把芯片設置成人體移動檢測模式，或者是PIR信號數(shù)字采樣模式。該芯片集成了傳統(tǒng)模擬探頭JFET的功能以及除電容以外的絕大部分周邊電路，外部電路極為精簡（參看下圖1），專門為電池驅動的無線運動傳感器應用場景量身定做。該芯片設計有兩個PIR輸入引腳，陶瓷敏感元可以采取差分輸入或者共模輸入方式與之相連。同時，芯片與外部電路的通信也只需要兩根信號線便可實現(xiàn)，即單片機對芯片的配置總線SERIN，以及芯片對外輸出的信號線INT/DOCI

圖1?M8601 可編程數(shù)PIR信號調理芯片， 結合了數(shù)字PIR芯片和智能人體運動檢測功能

在實際應用中，可以利用芯片的低功耗以及可編程特性，把芯片設置成人體運動檢測模式。當檢測區(qū)域內有人體移動時，探頭的敏感元識別到紅外信號之后傳輸給內部的數(shù)字信號調理芯片M8601。經過M8601進行數(shù)字運算，最后輸出高電平的中斷信號，來喚醒外部電路或負載。該芯片目前處于量產狀態(tài)，可以批量向用戶提供DFN封裝、晶圓或者用戶定制的其他封裝形式的產品。

芯片的INT/DOCI是一個具有雙功能的引腳，可以同時用作運動觸發(fā)事件的中斷輸出以及原始PIR信號的輸出。通過對M8601進行必要的編程使其工作在人體運動檢測模式，當M8601產生一個觸發(fā)事件之后，并通過INT/DOCI引腳輸出高電平信號給外部單片機。單片機收到這個信號之后，可以在不需要重新配置M8601的情況下，立刻進入PIR信號讀數(shù)模式狀態(tài)，通過該引腳（INT/DOCI）直接讀取PIR信號的大小，進一步判斷芯片檢測到的運動信號幅值是否超過了預設的觸發(fā)閾值。利用這一特性，可以實現(xiàn)系統(tǒng)防誤報功能。

M8601內部包含有一個分辨率是14位的高精度ADC轉換器，通過相應的設置，可以分別采樣PIR模擬電壓信號以及片上的溫度信號。然后通過片內的數(shù)字電路進行運算和處理。芯片內部邏輯電路再把經過邏輯運算后的數(shù)字信號或者運動觸發(fā)中斷信號傳輸?shù)絀NT/DOCI接口，最后，外部單片機識別到該信號之后再作進一步處理。

除上述特點以外，M8601還具備獨特的防誤報功能。當M8601配置在人體運動檢測工作模式條件下，一旦芯片檢測到人體移動信號并且通過INT/DOCI接口發(fā)出Motion中斷，外部單片機識別到中斷信號之后無需重新配置，可以通過INT/DOCI接口立刻進行數(shù)據(jù)采集得到原始PIR信號。然后，單片機再按照預先設定的算法，對INT/DOCI接口采集到的PIR原始數(shù)據(jù)以及之前收到的Motion中斷信號進行邏輯運算，可以進一步判斷

主要特點：

· 芯片可編程檢測機制及工作模式

· 兼容模擬探頭及集成式探頭方案

· 寬電壓工作范圍1.4V-3.6V

· 極低的工作電流，3μA典型值

· 兼容差模、共模PIR信號輸入方式

· 內置片上溫度傳感器可實現(xiàn)溫度補償

· 上電后系統(tǒng)可快速穩(wěn)定

應用領域：

· 無線人體入侵探測器

· 電池驅動的應用領域

· 應急照明系統(tǒng)

· 紅外攝像機

· 工業(yè)領域安防、報警

· 智能樓宇、智能照明、智能家居

典型應用電路：M8601與模擬探頭匹配使用

圖3的方案是M8601和結合傳統(tǒng)模擬探頭的典型應用電路，模擬探頭檢測的信號經前置硬件濾波電路之后傳給M8601的輸入級，然后M8601根據(jù)外部單片機的配置模式（通過SERIN引腳配置）進行工作?？梢愿鶕?jù)用戶的實際需求，把M8601配置成數(shù)字采樣模式，或者是人體運動檢測模式。芯片根據(jù)內部運算邏輯，輸出相應的數(shù)字信號或者是中斷信號來喚醒外部單片機或者設備。在上面這個應用電路中，芯片內部的LDO （引腳是VPIR）是屏蔽的，在實際使用的時候，也可以把這個電源引出來給模擬探頭供電，進一步地簡化電路。

典型應用電路：集成式PIR數(shù)字探頭

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圖4的方案是內部集成式了M8601芯片的PIR數(shù)字探頭。探頭與外部電路只需4個引腳相連，即電源VDD，“地”VSS，探頭配置端口SERIN， 以及中斷及信號輸出口INT/DOCI。系統(tǒng)上電之后，外部單片機首先通過SERIN接口對數(shù)字探頭進行編程和配置，然后根據(jù)相應的配置模式，通過INT/DOCI輸出對應的信號。相比之前的數(shù)字探頭，采用M8601芯片的探頭功耗大大降低，外部電路也僅需要在靠近VDD引腳的地方增加一個陶瓷電容即可，電路非常簡單。同時，獨特的防誤觸發(fā)功能以及自檢功能也為終端用戶以及探頭廠家?guī)順O大的便利，不但提升產品性能的也節(jié)約了后續(xù)的檢測成本。