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LDC1312-Q1/LDC1314-Q1适用于电感感测的多通道12位电感数字转换器（LDC）

1特性

适用于汽车电子应用

具有符合AEC-Q100标准的下列结果：

∙器件温度1级：

-40°C至+125°C的环境运行温度范围

∙器件人体放电模式（HBM）静电放电（ESD）分类等级2

∙器件组件充电模式（CDM）ESD分类等级C5

∙易于使用–配置要求极低

∙单个IC最多可测量四个传感器

∙具备多条通道，支持对环境和老化条件进行补偿

∙多通道远程感测，可将系统成本降至最低

∙与中等分辨率和高分辨率选项引脚兼容

∙LDC1312-Q1/LDC1314-Q1：

2/4通道12位LDC

∙LDC1612-Q1/LDC1614-Q1：

2/4通道28位LDC

∙支持1kHz至10MHz的宽传感器频率范围

∙功耗：

∙35µA（低功耗休眠模式）

∙200nA（关断模式）

∙由3.3V电压供电运行

∙支持内部或外部基准时钟

∙抗直流磁场和磁铁干扰

简化电路原理图

2应用

∙汽车按钮和旋钮

∙线性和旋转编码器

∙滑块按钮

∙工业与汽车中的金属探测

∙流量计

3说明

LDC1312-Q1和LDC1314-Q1分别是用于电感感测解决方案的2通道和4通道12位电感数字转换器（LDC）。

由于具备多通道且支持远程感测，LDC1312-Q1和LDC1314-Q1能以最低的成本和功耗实现高性能且可靠的电感感测。

此类产品使用简便，仅需要传感器频率处于1kHz至10MHz的范围内即可开始工作。

由于支持的传感器频率范围1kHz至10MHz较宽，因此还支持使用非常小的PCB线圈，从而进一步降低感测解决方案的成本和尺寸。

器件信息

（1）

元件型号

封装

封装尺寸（标称值）

LDC1312-Q1

WSON（12）

4.00mm×4.00mm

LDC1314-Q1

WQFN（16）

4.00mm×4.00mm

1.要了解所有可用封装，请见数据表末尾的可订购产品附录。

测量精度与目标距离间的关系

目录

1功能.

2应用

3描述

4修订历史。

5描述持续

6针的配置和功能。

7规格

绝对最大额定参数

ESD评级

4修订历史记录

5说明（续）

LDC1312-Q1和LDC1314-Q1提供匹配良好的通道，可实现差分测量与比率测量。

因此，设计人员能够利用一个通道来补偿感测过程中的环境条件和老化条件，例如温度、湿度和机械漂移。

得益于易用、低能耗、低系统成本等特性，这些产品有助于设计人员大幅改进现有传感解决方案，从而为所有市场（尤其是消费品和工业应用）中的产品引入全新的感测功能。

相比同类感测技术，电感感测具有更高的性能、可靠性和灵活性，而且系统成本与功耗更低。

LDC1312-Q1和LDC1314-Q1能够通过I2C接口轻松进行配置。

双通道LDC1312-Q1采用WSON-12封装，四通道LDC1314-Q1采用WQFN-16封装。

6引脚的配置和功能

7规格

7.1绝对最大额定参数

MINMAX

单位

VDD

供电电压

5

V

Vi

引脚电压

–0.3VDD+0.3

V

IA

INx引脚输入电流

–88

MA

ID

引脚输入数字电流

–55

MA

Tj

接点温度

–55150

°C

Tstg

保存温度范围

–65150

°C

绝对最大额定参数下压力之外上市可能会造成永久性损坏设备。

这些只是压力等级,并不意味着功能的设备操作这些或任何其他条件下超过推荐的操作条件。

长时间暴露在absolute-maximum-rated条件可能影响设备的可靠性。

7.2ESD评级

值

单位

静电放电

Human-bodymodel（HBM）,perAECQ100-002

（1）

±2000

v

Charged-devicemodel（CDM）,perAECQ100-011

±750

7.3建议操作条件

除非另有说明，所有限制确保在TA=25°C,VDD=3.3V

7.4热性能信息

7.5电特性

Unlessotherwisespecified,alllimitsensuredforTA=25°C,VDD=3.3V

7.6时间特征

MINNOMMAX

单位

tWAKEUP苏醒时间

2

ms

tWD-TIMEOUT传感器恢复时间

5.2

ms

7.7开关特性——I2C

7.8典型的特征

常见的测试条件（除非特别说明）传感器感应:

2层,32/层,14毫米直径,PCB电感L=19.4µH,RP=5.7kΩ2MHz;传感器电容器:

330pF1%齿轮/NP0;目标:

铝、1.5毫米厚度;通道=通道0（连续模式）;CLKIN=40MHz,CHx_FIN_DIVIDER=0x1,CHx_FREF_DIVIDER=0x001CH0_RCOUNT=0xffffSETTLECOUNT_CH0=0x0100RP_OVERRIDE=1,AUTO_AMP_DIS=1,DRIVE_CURRENT_CH0x9800=0

8.细节描述

8.1概述

导电带接触对象交流电磁（EM）字段将诱发字段等变化,可以使用一个传感器检测到一个电感器。

方便,一个电感器和电容器,可以用来构造一个L-C谐振器,也被称为一个L-C槽,可以用来产生一个新兴领域。

L-C槽的情况下,磁场扰动的影响是一个明显的转变的电感传感器,可以观察到共振频率的转变。

使用这一原则,LDC1312/1314inductance-to-digital转换器（LDC）措施LC谐振器的振荡频率。

设备输出一个数字值与频率成正比。

这个频率测量可以被转换成一个等效电感

8.2原理框图

LDC1312/LDC1314由前端谐振电路驱动程序,紧随其后的是一个多路复用器序列通过活动渠道,连接他们的核心措施和数字化传感器频率（fSENSOR）。

核心使用参考频率（fREF）测量传感器的频率。

fREF来自一个内部参考时钟（振荡器）或外部提供的时钟。

每个通道的数字化输出正比于fSENSOR/fREF的比率。

I2C接口是用来支持设备配置和传输数字化主机处理器的频率值。

LDC可以放置在关闭模式,节省电流,利用SD销。

INTB销可能配置通知主机系统状态的变化。

8.3特性描述

8.3.1时钟构架

图11显示了LDC的时钟分隔器和多路复用器

计时图

LDC1314only

在图11中关键的时钟是fIN，fREFfCLK。

fCLK选择从内部时钟源或外部时钟源（CLKIN）。

频率测量参考时钟,fREF来源于fCLK来源。

TI建议精密应用程序使用一个外部主时钟提供所需的稳定性和精度要求的应用程序。

内部振荡器可用于需要低成本的应用程序,不需要精度高。

fINx时钟来自传感器频率通道x,fSENSORx。

fREFx和fINx必须满足表1中列出的需求,取决于fCLK（主时钟）是内部或外部.

表一时钟配置要求

模式

时钟输入源

有效的fREFx范围（MHz

有效的finx范围

设置CHx_FIN_DIVIDER

设置CHx_SETTLECO

设置CHx_RCOUNT

多通道

内部

fREFx<55

≥b0001（2

>3

>8

外部

fREFx<40

单通道

外部或内部

fREFx<35

通道2和3只用于LDC1314

如果fSENSOR≥8.75MHz,那么CHx_FIN_DIVIDER必须≥2

表2显示所有通道时钟配置寄存器

表2时钟配置寄存器

通道时钟寄存器领域范围数值

8.3.2多通道和单通道操作

LDC的多通道方案允许用户保存板空间和支持灵活的系统设计。

例如,温度漂移可以经常导致组件值转变,导致传感器的谐振频率的变化。

使用2号传感器作为参考提供了消除温度变化的能力。

当在多渠道经营模式时,顺序LDC样品活动频道。

在单通道模式下,LDC样品单通道,这是可选择的。

表3显示的是用于配置寄存器和值单通道或多通道模式。

表3单和多通道配置寄存器

模式寄存器范围数值

每个通道的数字化传感器测量（DATAx）代表传感器频率参考频率的比值。

代表一个16位的12位元数据输出结果:

DATAx/212=fSENSORx/fREFx

传感器的频率可以计算出:

表4显示了包含固定点采样值的寄存器为每个通道。

表4LDC1314/1312示例数据寄存器

当LDC序列通过多渠道的渠道模式,每个频道的住时间间隔是三部分的总和:

传感器激活时间+转换时间+频道切换延迟

传感器激活时间的沉降量传感器振荡稳定所需时间,如图12所示。

解决等待时间是可编程的,应该设置为一个值是足够长的时间来允许稳定的振荡。

解决等待时间通道x是由:

tSx=（CHX_SETTLECOUNTˣ16）/fREF

表5显示了配置的寄存器和价值观沉淀时间为每个通道

通道0通道0转换通道1开关延迟

传感器激活

图12多通道模式排序

振幅校正

表5所示沉降时间寄存器配置

任何通道的SETTLECOUNTx必须满足:

CHx_SETTLECOUNT≥QSENSORx×fREFx/（16×fSENSORx）

•fSENSORx=频率的传感器通道x

•fREFx=参考频率通道x

•QSENSORx=品质因数的传感器在x频道,可以计算

轮最高结果到下一个整数（例如,如果方程4推荐的最小值为6.08,项目注册7或更高）。

LRP和C值可以通过使用德州仪器的WEBENCH®的线圈设计。

转换时间表示的数量参考时钟周期用来测量传感器的频率。

是设定的CHx_RCOUNT注册通道。

任何通道的转换时间x:

tCx=（CHx_RCOUNTˣ16+4）/fREFx

引用计数的值必须选择支持所需数量的有效位（第三）。

详情,请参阅应用程序注意优化LLDC161x和LDC1101测量分辨率

表6所示转换时间配置寄存器,通道0-3

典型的信道切换延迟时间之间的转换和传感器的激活的开始后续的渠道是:

通道切换延迟=692ns+5/fref

LDC的确定性转换时间允许数据轮询以固定时间间隔。

数据准备国旗（DRDY）也可用于中断驱动系统设计（见寄存器的状态寄存器描述地图）。

一个偏移值可能会从每个数据值减去补偿频率偏移或样本数据的动态范围最大化。

应

否则,抵消可能是如此巨大,以至于掩盖了lsb的改变。

表7所示频率偏移寄存器

在内部,LDC措施与16位分辨率,而转换输出字宽度只有12位。

系统中传感器信号变化小于满量程的25%范围内,LDC可以报告转换结果与高分辨率设置输出增益。

通道输出增益是适用于所有设备。

输出获得可用于应用2比特,3-bit,或4比特转向输出代码为所有渠道,允许访问4lsb的最初的16位的结果。

样品的最高有效位获得时移出。

不要使用输出增益如果任何活跃的位元通道切换,的位元通道将会丢失当获得应用。

表8所示寄存器输出增益

例子:

如果一个通道的转换结果是0x07a3,OUTPUT_GAIN=0x0,输出代码为0x07a报道。

如果OUTPUT_GAIN设置为0x3在同等条件下,输出代码为0x7a3报道。

原来的4位元（0x0）不再是可访问的。

图14显示了部分的16位样本报告为每个可能的增益设置。

图14转换数据输出增益

传感器的频率可以由:

•DATAx=转换由于DATA_CHx寄存器

•CHx_OFFSET=抵消OFFSET_CHx寄存器的值集

•OUTPUT_GAINRESET_DEVICE=输出倍增系数设置。

OUTPUT_GAIN注册

8.3.3当前驱动器控制寄存器

表9中列出的寄存器用来控制传感器驱动电流。

最后一列的表9中列出的建议应遵循。

自动校准模式是用来确定一个固定的最优传感器驱动电流传感器的设计。

这种模式应该只用于在系统原型。

auto-amplitude校正试图保持传感器振荡幅度1.2v和1.8v之间通过调整传感器驱动电流之间的转换。

启用auto-amplitude校正时,输出数据可能显示non-monotonic行为由于驱动电流的调整。

Auto-amplitude校正精度应用程序只建议。

高传感器电流驱动模式可以使驱动传感器线圈与马>1.5通道0,只有在单通道模式。

可以使用此功能时,传感器RPkΩ低于1。

HIGH_CURRENT_DRV寄存器位设置为b1启用这个模式。

表9所示当前驱动器控制寄存器

如果RP值的传感器连接到x频道是已知的,可以用来选择表10位的值将被编程到CHx_IDRIVE领域的通道。

如果测量RP（传感器和目标之间的最大间距）介于两个表的值,使用当前降低值与RP表10。

所有渠道,使用一个相同的传感器/目标配置应该使用相同的IDRIVE价值。

表10最大测量RPCHx_IDRIVE值

测量RP（kΩ）CHx_IDRIVE注册字段值,二进制（比特（十五11））标称电流（μA）

如果不知道RP,以下步骤为自动校准可用于配置所需的驱动电流,要么在系统原型,或在正常启动如果可行:

1.设定目标的最大计划操作距离传感器。

2.设备进入睡眠模式通过设置配置。

SLEEP_MODE_ENb0。

3.所示。

项目所需的值SETTLECOUNTRCOUNT通道的值。

4所示.启用自动校准通过设置RP_OVERDRIVE_ENb0。

5.把设备从睡眠模式通过设置配置。

SLEEP_MODE_ENb1。

6.允许执行至少一个测量装置,与目标稳定（固定）最大工作范围。

7.所示。

读取通道从适当的电流驱动价值DRIVE_CURRENT_CHx寄存器（x1fx1e地址0,0,0x20,或0x21）,CHx_INIT_DRIVE领域（位6）。

保存这个值。

8.启动期间的正常操作模式,免于CHx_INIT_DRIVE位字段值写入Chx_IDRIVE位字段（比特十五11）。

9.在正常的操作模式,RP_OVERRIDE_EN必须设置为b1强迫固定当前驱动器。

如果当前驱动器导致振荡幅度大于1.8v,内部ESD钳位电路将变得活跃。

这可能导致传感器频率变化,输出值不再代表一个有效的系统状态。

如果当前驱动器设置在一个较低的价值,

系统的信噪比性能将下降,在接近于零的目标区间,振荡可能完全停止,输出样本值将所有0。

8.3.4设备状态寄存器

表11中列出的寄存器可以用来读取设备状态

表11所示状态寄存器

通道

寄存器

范围

数值

全部

STATUS,addr0x18

12个字段可以包含各种状态位（15:

0）

请参考寄存器映射部分的描述个体的状态位。

全部

ERROR_CONFIG,addr0x19

12个字段可用于配置错误报告（15:

0）

请参考寄存器映射部分的描述单个比特错误配置。

看到状态和ERROR_CONFIG寄存器描述寄存器映射部分。

这些寄存器可以触发一个中断配置某些事件的INTB销。

必须满足下列条件:

1.错误或状态寄存器必须揭露通过启用相应的寄存器在ERROR_CONFIG寄存器

2.必须启用INTB函数通过设置配置。

INTB_DIS为0

当状态寄存器中的一些字段设置,整个状态寄存器内容举行,直到读或者直到DATA_CHx寄存器读。

阅读也de-assertsINTB。

中断是通过下列事件:

1。

进入睡眠模式

2。

加电复位（）

3。

设备进入关闭模式断言（SD）

4。

S/W重置。

5.I2C读状态寄存器的读取状态寄存器将清除任何错误状态设置在状态ERR_CHAN字段和de-assertINTB

设置寄存器配置。

INTB_DISb1禁用INTB函数和持有INTB销高。

8.3.5输入Deglitch过滤器

上面的输入deglitch滤波器抑制EMI和振铃传感器频率。

它不影响转换结果,只要其带宽配置上面的最大传感器频率。

输入deglitchMUX_CONFIG过滤器可以配置。

DEGLITCH注册字段如表12所示。

为获得最佳性能,TI建议选择设置超过传感器振荡频率最低。

例如,如果最大传感器频率为2.0MHz,选择MUX_CONFIG。

DEGLITCH=b100（3.3兆赫）。

8.4设备功能模式

8.4.1启动模式

当LDC的权力,它进入睡眠模式和将等待配置。

一旦设备配置,退出睡眠模式通过设置配置。

SLEEP_MODE_ENb0。

TI建议配置LDC在睡眠模式。

如果需要更改设置在LDC,返回设备睡眠模式,修改相应的寄存器,然后退出睡眠模式。

8.4.2正常（转换）模式

当操作在正常（转换）模式,LDC是定期采样传感器的频率（s）和生成活动频道（s）的示例输出。

8.4.3睡眠模式

进入睡眠模式通过设置配置。

SLEEP_MODE_EN注册字段为1。

在这种模式下,设备的配置维护。

退出睡眠模式,设置配置。

SLEEP_MODE_EN注册字段为0。

后设置配置。

SLEEP_MODE_ENb0,传感器激活第一转换将在16384年之后开始弗林特时钟周期。

在睡眠模式I2C接口功能,以便注册可以执行读取和写入。

在睡眠模式,则不执行转换。

此外,进入睡眠模式将清晰的转换结果,任何错误条件和de-assertINTB销。

8.4.4关闭模式

SD销设置为高时,LDC将进入关闭模式。

关机模式是最低的功率状态。

退出关闭模式,设置SD销为低。

进入关闭模式将返回所有寄存器的默认状态。

在关闭模式,则不执行转换。

此外,进入关闭模式将清除任何错误条件和de-assertINTB销。

当设备处于关闭状态,不能读或写的设备通过I2C接口。

8.4.4.1重置

RESET_DEV.RESET_DEVLDC可以重置通过编写。

任何活动转换将停止,所有寄存器值将返回默认值。

这个寄存器位将始终返回0b时阅读。

8.5编程

LDC设备使用一个I2C接口访问控制和数据寄存器。

8.5.1I2C接口规范

LDC使用一个扩展开始顺序与I2C寄存器的访问。

I2C接口的最大速度是400kbit/s。

这个序列遵循标准I2C7位奴隶地址后面跟着一个8位字节指针寄存器设置寄存器地址。

当ADDR销设置低,LDCI2C地址是0x2a;当ADDR销设置高,LDCI2Cx2b地址是0。

ADDR销不能改变状态后LDC退出关闭模式。

8.6注册地图

8.6.1登记列表

字段表示只保留必须书面表示值,否则可能发生设备操作不当。

R/W列显示相应的读写状态字段。

R/W的条目显示读和写能力,“R”表明只读的,和一个“W”表示只写。

图17注册表

8.6.2地址0x00DATA_CH0

图18地址0x00DATA_CH0

说明:

R/W=读/写;R=只读;-n=值后重置

表13地址0x00DATA_CH0字段描述

位

字段

类型

重置

描述

15

CH0_ERR_UR

R

0

通道0转换Under-range错误标志。

通过读取bit。

14

CH0_ERR_OR

R

0

通道0转换整个范围错误标志。

13

CH0_ERR_WD

R

0

通道0转换看门狗超时错误标志。

通过阅读。

12

CH0_ERR_AE

R

0

通道0转换看门狗超时错误标志。

通过阅读。

11

DATA0[11:

0]

R

000000000000

通道0转换结果

8.6.17

LEGEND:

R/W=Read/Write;R=Readonly;-n=valueafterreset

说明：

:

R/W=读/写;R=只读;-n=值后重置

FieldDescriptions

字段描述

Table28.表28。

Bit字节

Field字段

Type类型

Reset重置

Description描述

Channel3ConversionSettlingTheLDCwillusethissettlingtimetoallowtheLCsensortostabilizebeforeinitiationofaconversiononChannel3.

通道3转换解决LDC将使用这个沉淀时间允许LC传感器稳定之前启动一个转换频道3。

Iftheamplitudehasnotsettledpriortotheconversionstart,anAmplitudeerrorwillbegeneratedifreportingofthistypeoferrorisenabled

如果振幅没有解决转换开始前,将生成一个振幅错误如果启用了这种类型的错误报告

0x0000:

SettleTime（tS3）=32÷fREF30x0001:

SettleTime（tS3）=32÷fREF30x0002-0xFFFF:

SettleTime（tS3）=（CH3_SETTLECOUNTˣ16）÷fREF3

0x0000:

解决时间（tS3）=32÷fREF30x0001:

解决时间（tS3）=32÷fREF30x0002-0xffff:

解决时间（tS3）=（CH3_SETTLECOUNTˣ16）÷fREF3

8.6.18

Figure34图34

RESERVED保留

LEGEND:

R/W=Read/Write;R=Readonly;-n=valueafterreset

传说:

R/W=读/写;R=只读;-n=值后重置

Table29表29

RESERVED保留

Channel0InputDividerSetsthedividerforChannel0input.

通道0输入分频器设置分频器通道输入0。

Mustbesetto≥2iftheSensorfrequencyis≥8.75MHzb0000:

Reserved.

必须设置为≥2如果传感器频率≥8.75mhzb0000:

保留。

Donotuse.不要使用

CH0_FIN_DIVIDER≥b0001:

fin0=fSENSOR0/CH0_FIN_DIVIDER

CH0_FIN_DIVIDER≥b0001:

fin