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- ELETTRONICA OGGI 438 - LUGLIO/AGOSTO 2014
ANALOG/MIXED SIGNAL
WIRELESS CONTROL
vato. Infatti, se il gas è di tipo riducente la corrente che esce
dal pin WE del sensore potrebbe portare l’uscita del TIA al
clipping verso lo zero, mentre se il gas produce rilevato dal
sensore una reazione ossidante la corrente
che entra nel pin WE può portare l’uscita
del TIA al clipping verso la tensione posi-
tiva di alimentazione. Proprio per evitare
tale inconveniente, LMP91000 utilizza una
tensione di polarizzazione programmabile,
in modo da potersi adattare a reazioni sia
ossidanti sia riducenti pur utilizzando una
singola tensione di alimentazione. La ten-
sione applicabile tra i terminali WE ed RE
del sensore può infatti essere variata en-
tro il ±24% della Vref. Un altro problema
da affrontare è dato dai diversi range di
corrente di lavoro dei sensori di gas, che
possono andare dai 10 µA di fondo scala
ai 600 µA, con sensibilità da 1 nA/ppm a
10 nA/ppm. Invece di pensare all’impiego
di A/D converter di elevata risoluzione (16 o 24-bit), TI ha
pensato di ricorrere a degli analog switch che provvedono
a modificare il guadagno dell’amplificatore a transcondut-
tanza, semplicemente modificando il valore della resistenza
di retroazione. Ciò permette di usare degli ADC di minor ri-
soluzione (12-bit). LMP91000 usa un resistore di feedback
programmabile da 2 kohm a 375 kohm, con la possibilità di
commutare un resistore esterno.
Circuiti di supporto
Il circuito del modulo di valutazione ricava la propria ali-
mentazione innalzando la tensione fornita da una batteria al
Litio: per far ciò utilizza il Boost Converter TPS61220, basato
su di una topologia del tipo “hysteretic control”, che utiliz-
za la rettificazione sincrona al fine di garantire la massima
efficienza (tipicamente del 95%) con correnti a riposo estre-
mamente ridotte, pari a 5.5 µA. Questo converter è in grado
di operare a partire da soli 0.7V di tensione di ingresso, può
operare con correnti di switch di oltre 200 mA, è protet-
to contro sovratensioni e surriscaldamento ed è in grado
di bloccarsi in caso di tensione insufficiente all’ingresso.
Poiché, come si è visto, il circuito del front-end analogi-
co richiede un’opportuna tensione di riferimento al fine di
garantire una corretta tensione di polarizzazione dell’ampli-
ficatore a transconduttanza, lo schema applicativo ricorre a
LM4120, un generatore di tensione di riferimento a bandgap
che garantisce un basso dropout (120 mV a 1 mA), una dis-
sipazione contenuta e una corrente di uscita di 5 mA, sia
in sink sia in source. LM4120 può operare a partire da soli
2V di ingresso, assorbendo solo 160 µA, che scendono a 2
µA in modalità di power down. Questo riferimento presenta
un’accuratezza iniziale dello 0.2% e una deriva termica di 50
ppm/°C da -40 °C a +125 °C.
Texas Instruments mette a disposizione dei progettisti tutta
una serie di tool di sviluppo e di personalizzazione, compre-
se le App per i dispositivi di data collection quali iPhone e
iPad (Fig. 5).
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Fig. 5 – TI mette a disposizione dei progettisti tutta una serie di tool,
comprese le App per iPhone e iPad
Fig. 3 – Schema a blocchi del progetto di riferimento GASSENSOREVM di TI
Fig. 4 – Schema a blocchi interno dell’Analog Front End LMP91000 di TI
