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(dòng)紅外（PIR）應用的可編程式超低功耗數字調理芯片M8601。采用該芯片的數字式熱釋電探頭，通過(guò)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(jìn)行數字化采樣、濾波以及邏輯運算。通過(guò)對芯片內部的寄存器進(jìn)行配置，把經(jīng)過(guò)處理之后的數字信號或I/O信號以單線(xiàn)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(gè)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，可以根據用戶(hù)的實(shí)際使用需求，通過(guò)外部單片機對其內部的寄存器進(jìn)行配置，把芯片設置成人體移動(dòng)檢測模式，或者是PIR信號數字采樣模式。該芯片集成了傳統模擬探頭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(jiǎn)（參看下圖1），專(zhuān)門(mén)為電池驅動(dòng)的無(wú)線(xiàn)運動(dòng)傳感器應用場(chǎng)景量身定做。該芯片設計有兩個(gè)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(shí)，芯片與外部電路的通信也只需要兩根信號線(xiàn)便可實(shí)現，即單片機對芯片的配置總線(xiàn)SERIN,以及芯片對外輸出的信號線(xiàn)INT/DOCI。
圖1 M8601 可編程數PIR信號調理芯片， 結合了數字PIR芯片和智能人體運動(dòng)檢測功能
在實(shí)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(dòng)檢測模式。當檢測區域內有人體移動(dòng)時(shí)，探頭的敏感元識別到紅外信號之后傳輸給內部的數字信號調理芯片M8601。經(jīng)過(guò)M8601進(jìn)行數字運算，最后輸出高電平的中斷信號，來(lái)喚醒外部電路或負載。該芯片目前處于量產(chǎn)狀態(tài)，可以批量向用戶(hù)提供DFN封裝、晶圓或者用戶(hù)定制的其他封裝形式的產(chǎn)品。
芯片的INT/DOCI是一個(gè)具有雙功能的引腳，可以同時(shí)用作運動(dòng)觸發(fā)事件的中斷輸出以及原始PIR信號的輸出。通過(guò)對M8601進(jìn)行必要的編程使其工作在人體運動(dòng)檢測模式，當M8601產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)事件之后，并通過(guò)INT/DOCI引腳輸出高電平信號給外部單片機。單片機收到這個(gè)信號之后，可以在不需要重新配置M8601的情況下，立刻進(jìn)入PIR信號讀數模式狀態(tài)，通過(guò)該引腳（INT/DOCI）直接讀取PIR信號的大小，進(jìn)一步判斷芯片檢測到的運動(dòng)信號幅值是否超過(guò)了預設的觸發(fā)閾值。利用這一特性，可以實(shí)現系統防誤報功能。
M8601內部包含有一個(gè)分辨率是14位的高精度ADC轉換器，通過(guò)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(guò)片內的數字電路進(jìn)行運算和處理。芯片內部邏輯電路再把經(jīng)過(guò)邏輯運算后的數字信號或者運動(dòng)觸發(fā)中斷信號傳輸到INT/DOCI接口，最后，外部單片機識別到該信號之后再作進(jìn)一步處理。
除上述特點(diǎn)以外，M8601還具備獨特的防誤報功能。當M8601配置在人體運動(dòng)檢測工作模式條件下，一旦芯片檢測到人體移動(dòng)信號并且通過(guò)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(wú)需重新配置，可以通過(guò)INT/DOCI接口立刻進(jìn)行數據采集得到原始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原始數據以及之前收到的Motion中斷信號進(jìn)行邏輯運算，可以進(jìn)一步判斷是否為真實(shí)的人體運動(dòng)信號還是誤報。芯片的這一功能在很多需要防誤報的應用場(chǎng)景中非常重要，如監控攝像機、高端遠程監控報警器、紅外攝像機等等。詳細工作的時(shí)序圖如下圖2。
圖2 M8601防誤報功能：在Motion模式下進(jìn)行數據采集
主要特點(diǎn)：
· 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(shí)現溫度補償
· 上電后系統可快速穩定
應用領(lǐng)域：
· 無(wú)線(xiàn)人體入侵探測器
· 電池驅動(dòng)的應用領(lǐng)域
· 應急照明系統
· 紅外攝像機
· 工業(yè)領(lǐng)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 M8601外置模擬探頭工作模式
圖3的方案是M8601和結合傳統模擬探頭的典型應用電路，模擬探頭檢測的信號經(jīng)前置硬件濾波電路之后傳給M8601的輸入級，然后M8601根據外部單片機的配置模式（通過(guò)SERIN引腳配置）進(jìn)行工作�？梢愿鶕脩�(hù)的實(shí)際需求，把M8601配置成數字采樣模式，或者是人體運動(dòng)檢測模式。芯片根據內部運算邏輯，輸出相應的數字信號或者是中斷信號來(lái)喚醒外部單片機或者設備。在上面這個(gè)應用電路中，芯片內部的LDO （引腳是VPIR）是屏蔽的，在實(shí)際使用的時(shí)候，也可以把這個(gè)電源引出來(lái)給模擬探頭供電，進(jìn)一步地簡(jiǎn)化電路。
典型應用電路：集成式PIR數字探頭
圖4 內部集成了M8601的可編程式PIR數字探頭
圖4的方案是內部集成式了M8601芯片的PIR數字探頭。探頭與外部電路只需4個(gè)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。系統上電之后，外部單片機首先通過(guò)SERIN接口對數字探頭進(jìn)行編程和配置，然后根據相應的配置模式，通過(guò)INT/DOCI輸出對應的信號。相比之前的數字探頭，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(gè)陶瓷電容即可，電路非常簡(jiǎn)單。同時(shí)，獨特的防誤觸發(fā)功能以及自檢功能也為終端用戶(hù)以及探頭廠(chǎng)家帶來(lái)極大的便利，不但提升產(chǎn)品性能的也節約了后續的檢測成本。 |
