センサーの微弱なアナログ信号を高精度にデジタル変換する AFE（アナログ・フロントエンド）
センサーの微弱なアナログ信号を ADC で測定する場合、オペアンプを前段に実装して増幅してから ADC でデジタル変換するのが一般的です。
ディスクリート製品で実装する場合が多いですが、センサーの種類や誤差精度に合わせて基板回路構成をカスタマイズする必要があり開発工数やノウハウが必要となります。
アナログ・フロントエンド (AFE) はそれらセンサー測定に必要な調整機能をワンチップで実現した製品です。
AFE は センサー・シグナル・コンディショナー（SSC）とも呼ばれたりします。
NXP の AFE を採用することで下記利点を得ることができます。
・多数のアナログ信号を入力でき、「増幅」 「デジタル変換」 「フィルター処理」 をワンチップで実現可能。回路設計工数を削減し、基板実装部品を削減
・電圧、電流、抵抗、RTD（測温抵抗体）や 熱電対、向けに SW で設定可能。回路設計工数を削減し、設計後 SW で機能変更が可能
・NXP 工場校正バージョンを購入でき、テストや開発コストを削減
NXP AFE のメーカー・トップページはこちらをご覧ください。
アナログ・フロントエンド | NXP Semiconductors
NXP AFE の詳細な機能やアプリケーション情報はこちらのドキュメントをご覧ください。
NXP が提供する AFE（アナログ・フロントエンド）製品特徴
プロテクト機能付き High Voltage インプット
・シングルエンドまたは差動の最大±25Vのアナログ信号を入力可能で、最大±36Vの過電圧保護機能を搭載
・SW にて 「電圧」、「電流」、「抵抗」、「測温抵抗体(RTD)」、「熱電対」に設定可能
低ノイズ・プログラマブル・オペアンプ (PGA)
・0.2 ~ 16 倍 に設定可能な低ノイズ・プログラマブル・オペアンプを搭載しており、微弱信号を増幅してからデジタルに変換可能
VIEX(電圧/電流 励起機能) 内部電源搭載
・AFE からセンサーに対して電源供給が可能で、測温抵抗体(RTD) の測定も可能
RTD measurement system with NAFE13388/73388 family of devices (nxp.com)
・Analog Input チャンネルのオープン検出にて センサー接続の欠落または断線を検出可能
キャリブレーションレジスタ 搭載
・デバイス出荷前に NXP にて事前にキャリブレーション可能
24 bit ΣΔADC フィルター機能付き
・NAFE11388: 7.5 から 288 kSPS
・NAFE71388: 15 SPS から 576 kSPS
その他
・32MHz SPI 通信 にて後段のマイコンと接続可能
・10本の GPIO
・内部温度センサー（フル読み出し±3⁰C精度）
・内部オシレーター（精度:0.2%）
・故障検知・予測診断システム
・CRC エラー検出
・動作温度範囲TA:-40℃ 〜 125 ℃
・パッケージ: 64 ピン、9mm x 9mm x 0.85mm VQFN
製品セレクトガイド
型番の選定方法は上記図の通りです。
VIEX 機能の必要性によって下記2種類から選択頂けます。
・NAFEx1388 ：VIEX（電圧/電流 励起機能）内部電源 なし
Highly Configurable 8 Channel ±25 V Universal Input Analog Front-End | NXP Semiconductors
・NAFEx3388：VIEX（電圧/電流 励起機能）内部電源 あり
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NXP AFE 評価環境
NXP AFE の評価環境として、LPC54628 MCU が付属したボードがご用意されています。
NAFExx388-EVB 8 Channels Universal Input AFE Evaluation Board | NXP Semiconductors
AFE 検証用 GUI ツールが用意されており、
「AFE 内部の設定値の変更」「ADC 波形の表示」「AFE のキャリブレーション」「各アプリケーション毎の設定、情報表示 GUI」
を使用して AFE を詳細に検証することが可能です。
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評価ボード名 |
AFE 特徴 |
マイコンボード |
ドキュメント |
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VIEX（内部電源）なし |
none | ||
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LPC54628 MCU 付属 |
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VIEX（内部電源）あり |
none | ||
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LPC54628 MCU 付属 |