PCAP01 Digitaler Signalprozessor zur Umwandlung von Kapazität in digitale Signale

PCAP01 Capacitance-to-Digital Conversion Digital Signal Processor

PCAP01 ist ein Kapazitäts-Digital-Wandler mit einem digitalen Signalprozessor. Sein Front-End basiert auf dem von ScioSense patentierten PICOCAP-Messprinzip.

Dieses Umwandlungsprinzip bietet eine hohe Auflösung bei Umwandlungszeiten von nur 2 µs. Anwender profitieren von einer herausragenden Flexibilität in Bezug auf Stromverbrauch, Auflösung oder Geschwindigkeit.

Der PCap01 kann sowohl für geerdete Einzel- und Differenzsensoren als auch für erdfreie Einzel- und Differenzsensoren verwendet werden. Bei geerdeten Kondensatoren wird die Streukapazität innerhalb des Chips kompensiert. Bei erdfreien Kondensatoren werden neben der internen Streukapazität auch die externen Streukapazitäten kompensiert. Zusätzlich kann die Temperatur mit Hilfe von internen oder externen Thermistoren (Platin oder andere) gemessen werden. Der Chip benötigt eine Firmware, um die rohen Messdaten zu verarbeiten und sie in geeignete Ergebnisse umzuwandeln.

ScioSense bietet zwei Versionen der Open-Source-Firmware an, eine für rein kompensierte Kapazitätsverhältnisse und eine für vollständig linearisierte und temperaturkompensierte Ergebnisse.

Blockdiagram PCAP01 Capacitance-to-Digital Conversion Digital Signal Processor

PCAP01 Merkmale und Vorteile

Merkmale:

  • Dedizierte Anschlüsse für Präzisions-Temperaturmessungen (mit Pt1000-Sensoren)
  • Serielle Schnittstellen (SPI oder I2C kompatibel)
  • Einfache Stromversorgung (2,1 bis 3,6 V)
  • RISC-Prozessorkern mit Harvard-Architektur:
    48 x 48 Bit RAM Daten, 4k x 8 Bit flüchtiger Programmspeicher, 4k x 8 Bit nichtflüchtiger (OTP) Programmspeicher

Vorteile:

  • Digitales Messprinzip in CMOS-Technologie
  • Bis zu 8 Kapazitäten im geerdeten Modus
  • Bis zu 4 Kapazitäten im Floating-Modus (potentialfrei und mit Null-Vorspannung)
  • Kompensation interner (geerdet) und externer parasitärer Kapazitäten (erdfrei)
  • Hohe Auflösung: bis zu 6 aF bei 5 Hz und 10 pF Basiskapazität, oder 17 Bit Auflösung bei 5 Hz mit 100 pF Basiskapazität und 10 pF Anregung
  • Hohe Messrate: bis zu 500 kHz
  • Extrem niedriger Stromverbrauch möglich:
    Bis zu 4 µA bei 3 Hz mit 13,4 Bit Auflösung
  • Hohe Temperaturstabilität, geringe Offsetdrift (bis zu 30 aF pro Kelvin), geringe Verstärkungsdrift, wenn alle Kompensationsoptionen aktiviert sind.

Eigenschaften des Produkts

  • Versorgungsspannung VDD-zu-GND 0,3 bis 4,0 V
  • Lagertemperatur Tstg 55 bis 150 °C
  • ESD-Bewertung (HBM), jeder Pin > 2 k
  • Sperrschichttemperatur (Tj) max. 125 °C
  • OTP Datenaufbewahrungsfrist 10 Jahre bei 95 °C Temperatur

Anwendungen

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Bewertungs-Kit

Das PCAP01-Evaluierungssystem bietet ein komplettes System zur allgemeinen Evaluierung des PCAP01-Chips. Es besteht aus einer Hauptplatine, einem Einsteckmodul, einer Windows-basierten Auswertesoftware, einer Assemblersoftware und dem PICOPROG Programmiergerät. Mit diesem Kit können Sie die Kapazitätsmessung, die Temperaturmessung und die Impulserzeugungsfähigkeiten des PCAP01-Chips testen.