作者
Madhura Tapse
Madhura Tapse于2023年加入恩智浦半导体，担任产品营销经理，专注于为工业4.0和工业自动化应用开发相关产品。在加入恩智浦之前，她曾在Maxim Integrated(现为Analog Devices)和Cypress Semiconductors担任应用工程师。她毕业于浦那大学，获得了电气工程学士学位，并在孟买印度理工学院获得了生物医学工程硕士学位。
恩智浦模拟前端如何提升工业自动化能效与性能
借助其工业4.0软件可配置模拟输入系列的强劲发展势头，恩智浦推出了NAFE33352，新一代模拟输入/输出(AIO)产品系列的首款器件，旨在为工业测量与控制应用提供卓越的精度与灵活性。
NAFE3 AIO系列凭借一系列面向智能工厂定制的先进功能，顺应工业4.0的关键发展趋势，体现了恩智浦在工厂自动化系统解决方案方面持续的坚定承诺与战略投入。
赋能机器学习驱动的工厂自动化与流程控制系统
在此类系统中，主控制器通过嵌入式或远程I/O模块接收传感器输入并向执行器提供输出。NAFE333352具备高采样率(输入为576kSPS，输出为200kSPS)，以及卓越的精度和准确度(输入为24位，精度为±0.005%，输出为18位，精度为±0.0025%)，适用于对数据处理速度与准确性要求严苛的机器学习工业应用。
灵活且具有成本效益的设计
NAFE33352集成度高，采用灵活的软件可配置架构，可有效缩减产品尺寸与成本，同时提升研发与制造效率。输入与输出均可通过软件进行数字化配置，免除人工干预，实现快速切换，NAFE3系列可应对工业4.0的关键挑战——帮助工厂快速、高效地满足不断变化的市场需求。
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以精密测控为核心设计理念
作为AIO产品系列的首款器件，NAFE33352具备卓越的输入/输出灵活性，支持±12.5V电压范围和±25mA电流范围。其宽泛的输入能力，能够满足各种工业应用的精确信号处理需求，从而实现高准确度的数据采集、监测与控制。
NAFE33352包含一个模拟输入/输出(AIO)和两个模拟输入。NAFE3系列的后续产品将包括1个AIO版本和1个AO版本，均具备引脚及固件兼容性。NAFE33352采用高集成度和创新的系统架构，提供6mm × 6mm封装，集成精密18位数模转换器(DAC)、24位模数转换器(ADC)、低漂移电压基准、低偏移缓冲器，以及带70V输入保护电路的高压高精度放大器，可有效应对EMC干扰与布线错误。该架构真正实现了软件可配置的通用型模拟输入/输出。此外，还将推出采用低分辨率16/14位DAC和16位ADC的型号。
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NAFE3系列助力设计高速、高精度的模拟控制环路。其配备的14/16/18位DAC、16/24位ADC以及放大器，提供先进的功能集，包括高分辨率、单调性、快速稳定响应和低噪声表现，满足下一代高精度模拟环路控制系统的严苛需求。
用于预测性维护的诊断功能
NAFE33352系列集成先进的诊断电路，覆盖输入与输出两级。对于开路和短路检测，输出级具备内置的诊断与保护电路。输入级则配备高级诊断电路，实现异常检测，有助于预测性维护与功能安全。这些诊断功能通过最大限度地减少系统停机时间，保障智能工厂运行的可靠性，从而提升整体生产效率。
NAFE33352促进多样化应用
NAFE3系列具备关键功能，广泛适用于可编程逻辑控制器(PLC)、远程I/O、温度测量以及工业称重应用。
NAFE33352采用合适的2:1输入/输出组合，并可在共享终端上进行软件配置。这些功能结合其集成诊断机制，支持功能安全实现，使该器件成为多功能PLC应用的优选方案，特别适用于切片式I/O模块以及远程I/O。
该器件内置精密、低漂移的DAC源，适用于单通道或多通道隔离式温度测量系统。此外，NAFE33352可提供高达25mA的励磁电流或最高12.5V的电压，满足工业称重系统及称重传感器的需求，其AC励磁机制能有效消除偏移，进一步提升精度。
加速全软件可配置AIO模块的设计开发
KITNAFE33352-EVB可快速评估恩智浦的模拟前端NAFE33352。该解决方案展示了模拟输入/输出模块的完整系统设计，具备独特性。通过现成的LPC54S018 MCUXpresso SDK驱动程序和评估专用的GUI工具，该解决方案能够显著加速系统设计流程。
作为一款符合EMC标准并经过全面测试的硬件解决方案，它能够帮助工程师快速采用这一设计。它集成了用于生成NAFE电压源(+/-15V，3.3V)、经过测试的电源电路、保护MCU免受模拟信号影响的数字隔离器，以及利用NAFE33352软件可配置功能的开关。所有必要的信号均已妥善布线至接头，以实现与LPC54S018 EVB的连接。
此外，该设计在精度方面已通过全面验证，经用户校准后，输入精度达±0.005%，输出精度达±0.0025%；分辨率方面，输入为24位，输出为18位。
KITNAFE33352-EVB解决方案配备了图形用户界面(GUI)，让用户能够轻松配置NAFE33352并运行多种应用程序，包括称重传感器、电压测量、电流检测和RTD(温度传感)等，以实现其它的快速评估。GUI能加速各类传感器的评估过程，还支持通过调整配置参数进行实验，从而优化性能。
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总体而言，完整的KITNAFE33352-EVB解决方案将显著加速全软件可配置模拟输入/输出模块的硬件和软件开发进程。
NAFE33352的评估能力即将通过NAFE33352-UIOM得到扩展。NAFE33352-UIOM是一款软件可配置的输入/输出AFE Arduino® Shield扩展板，支持快速评估，并与恩智浦的FRDM-MCX开发板实现即插即用的兼容性。用户可通过恩智浦应用代码中心提供的示例代码，快速执行电压、电流及温度测量(支持RTD与热电偶)，有效缩短开发周期。
长期供货对于工业应用至关重要，NAFE33352和NAFE3系列器件包含在恩智浦产品长期供货计划中。
总结与展望
NAFE33352作为恩智浦模拟前端产品组合中的最新成员现已正式上市。AIO-AFE特别适用于PLC、流程控制、I/O模块及称重等应用。工程师可使用KITNAFE33352-EVB (现已上市)或NAFE33352-UIOM (即将推出)来评估恩智浦的模拟输入/输出前端系列，NAFE33352-UIOM是FRDM开发平台的组成部分，与恩智浦微控制器无缝兼容。敬请关注以上创新解决方案的最新进展。