ZHCUB80C August   2004  – July 2023 PGA309

 

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  2.   使用前必读
    1.     关于本手册
    2.     德州仪器 (TI) 相关文档
    3.     如果您需要协助
    4.     注意事项和警告信息
    5.     FCC 警告
    6.     商标
  3. 1引言
    1. 1.1  PGA309 功能说明
    2. 1.2  传感器误差调整范围
    3. 1.3  增益调节
    4. 1.4  失调电压量调整
    5. 1.5  电压基准
    6. 1.6  传感器激励和线性化
    7. 1.7  使用 ADC 进行温度检测
    8. 1.8  外部 EEPROM 和温度系数
    9. 1.9  故障监测
    10. 1.10 过量程和欠量程限制
    11. 1.11 上电和正常运行
    12. 1.12 数字接口
    13. 1.13 引脚配置
  4. 2详细说明
    1. 2.1  增益调节
      1. 2.1.1 PGA309 传递函数
      2. 2.1.2 求解增益设置
    2. 2.2  失调电压调节
    3. 2.3  零 DAC 和增益 DAC 架构
    4. 2.4  输出放大器
    5. 2.5  基准电压
    6. 2.6  线性化函数
      1. 2.6.1 系统定义
      2. 2.6.2 关键线性化设计公式
        1. 2.6.2.1 Lin DAC 计数转换
      3. 2.6.3 关键理想设计公式
        1. 2.6.3.1 线性化设计
        2.       37
    7. 2.7  温度测量
      1. 2.7.1 温度 ADC 启动转换控制
      2. 2.7.2 通过励磁串联电阻进行外部温度检测
    8. 2.8  故障监测
    9. 2.9  过量程和欠量程
      1. 2.9.1 过量程和欠量程计算
      2.      44
    10. 2.10 噪声和粗略失调电压调整
    11. 2.11 一般 AC 注意事项
  5. 3工作模式
    1. 3.1 上电序列和正常独立工作模式
    2. 3.2 EEPROM 内容和温度查找表计算
      1. 3.2.1 温度查找表计算
        1. 3.2.1.1 温度查找表计算
        2.       52
        3.       53
    3. 3.3 校验和错误事件
    4. 3.4 测试引脚
    5. 3.5 上电时的初始寄存器状态
      1. 3.5.1 PGA309 上电状态
  6. 4数字接口
    1. 4.1  说明
    2. 4.2  两线制接口
      1. 4.2.1 器件寻址
      2. 4.2.2 两线制访问 PGA309
    3. 4.3  一线制接口
    4. 4.4  单线制接口超时
    5. 4.5  单线制接口时序注意事项
    6. 4.6  两线制访问外部 EEPROM
    7. 4.7  单线制接口发起的两线制 EEPROM 事务
    8. 4.8  PGA309 独立模式和两线制事务
    9. 4.9  PGA309 在两线制总线上的主运行模式和总线共享注意事项
    10. 4.10 PRG 连接到 VOUT 的单线制工作模式
    11. 4.11 四线制模块和单线制接口 (PRG)
  7. 5应用背景
    1. 5.1 桥式传感器
    2. 5.2 桥式传感器的系统调节选项
      1. 5.2.1 绝对调节
      2. 5.2.2 比例式调节
    3. 5.3 修整实际桥式传感器以支持线性度
    4. 5.4 PGA309 校准过程
  8. 6寄存器说明
    1. 6.1 内部寄存器概览
    2. 6.2 内部寄存器映射
      1. 6.2.1 寄存器 0：温度 ADC 输出寄存器（只读，地址指针 = 00000）
      2. 6.2.2 寄存器 1：精细失调电压调整（零 DAC）寄存器（读取/写入，地址指针 = 00001）
      3. 6.2.3 寄存器 2：精细增益调整（增益 DAC）寄存器（读取/写入，地址指针 = 00010）
      4. 6.2.4 寄存器 3：基准控制和线性化寄存器（读取/写入，地址指针 = 00011）
      5. 6.2.5 寄存器 4：PGA 粗略失调电压调整和增益选择/输出放大器增益选择寄存器（读取/写入，地址指针 = 00100）
      6. 6.2.6 寄存器 5：PGA 配置和过量程/欠量程限制寄存器（读取/写入，地址指针 = 00101）
      7. 6.2.7 寄存器 6：温度 ADC 控制寄存器（读取/写入，地址指针 = 00110）
      8. 6.2.8 寄存器 7：输出使能计数器控制寄存器（读取/写入，地址指针 = 00111）
      9. 6.2.9 寄存器 8：警报状态寄存器（只读，地址指针 = 01000）
  9.   A 外部 EEPROM 示例
    1.     A.1 PGA309 外部 EEPROM 示例
      1.      A.1.1 外部 EEPROM 的增益和失调电压调节
      2.      94
  10.   B 详细方框图
    1.     B.1 详细方框图
  11.   C 术语表
  12.   修订历史记录

4.10 PRG 连接到 VOUT 的单线制工作模式

某些传感器应用需要终端用户访问三个引脚：VS、GND 和 Sensor Out。这些应用中还需要在传感器和电子元件的最终组装后对传感器模块进行数字校准。PGA309 有一个模式允许单线制接口引脚 (PRG) 直接连接到 PGA309 输出引脚 (VOUT)，如图 4-15 所示。

对于 PGA309 + 传感器校准，有必要配置和重新配置 PGA309 上的内部寄存器，然后测量 VOUT 上的模拟电压作为这些寄存器值设置的结果。为了在 VOUT 连接到 PRG 时执行此操作，需要能够启用和禁用 VOUT。这样就允许在使用连接作为双向数字接口的 PRG 与驱动连接作为传感器调节输出电压的 VOUT 之间进行多路复用操作。此外，可以方便地将温度 ADC 配置为单启动转换模式，并将温度 ADC 的启动延迟到 VOUT 被启用并且内部电路已经稳定至准确的最终值之后。对于使用线性化电路、将传感器连接到 VEXC 并测量 PGA309 外部温度（即温度传感串联电阻位于桥式传感器上激励桥臂或下激励桥臂中）的应用，这一点尤为重要。

寄存器 7（输出使能计数器控制寄存器）包含一些控制位，这些位用于设置 VOUT 在公共连接上处于活动状态的时间长度以及从启用 VOUT 到温度 ADC 开始转换的延迟时间。表 4-3 和表 4-4 中对这些单独的位进行了定义。

GUID-2A0DC5FD-E5C1-4E7F-9092-278ABAFB9FC5-low.gif图 4-15 PRG 连接到 VOUT 的单线制工作模式
表 4-3 温度 ADC — VOUT 启用后的延迟（寄存器 7）
DLY3
[11]		DLY2
[10]		DLY1
[9]		DLY0
[8]		十进制等效值
（初始计数器值）		温度 ADC
延迟
(ms)(1)
000000
0001110
0010220
0011330
0100440
0101550
0110660
0111770
1000880
1001990
101010100
101111110
110012120
110113130
111014140
111115150
(1) 温度 ADC 延迟 = 初始计数器值 x 10ms。
表 4-4 用于单线制接口/VOUT 多路复用模式的输出使能计数器（寄存器 7）
数字输入（二进制）
OEN7......OEN0
[7......0]		十进制等效值
（初始计数器值）		VOUT 启用超时
(ms)
0000 000000（VOUT 禁用）
0010 000032320
0100 000064640
0110 000096960
1000 00001281280
1010 00001601600
1100 00001921920
1110 00002242240
1111 11112552550

图 4-16 详细说明了输出启用/禁用状态机。在初始 POR 时将等待 25ms 时间通过任一数字接口进行通信，以防止 PGA309 完成其 POR 序列并进入独立模式。在 PGA309 通电并且任一数字接口（单线制或两线制）可写入寄存器 7 的任何时候，均可强制运行输出启用/禁用状态机。向 OEN7:OEN0 写入非零值将使 VOUT 立即启用，并会将 OEN7:OEN0 值加载到输出使能计数器中（十进制等效值 x 10ms = 初始输出使能计数器值）。VOUT 保持启用状态，直到该初始输出使能计数器值以 10ms 的增量递减至 0。然后，VOUT 为禁用状态，并开始一秒钟的超时周期，在此周期内等待任一数字接口（三线制传感器应用的 PRG 引脚）上的总线活动。只要 PRG 引脚上有活动，一秒超时周期便会持续复位。在一秒钟无总线活动后，PGA309 将停止，状态机将尝试读取 EEPROM。对于此校准过程，必须将无效数据存储在 EEPROM 编程的标志值中，这样可以防止读取这些数据，而读取这些数据有可能改变 PGA309 中的寄存器设置。这种情况下还会强制使 1 秒超时周期复位，并会留出在 PRG 上启动和停止通信所需的时间。一旦 PGA309 中的所有寄存器已设置为所需的值，对寄存器 7 的另一次写入将重新开始这个过程，因此可测量新的 VOUT 模拟值。

GUID-250B04DF-3F0D-406B-ACA4-87E357E78B29-low.gif
  1. 如果要使用连接至 VOUT 的 PRG 进行校准，请将 EEPROM 编程的标志值设置为无效值，以防止 EEPROM 寄存器配置和查找表数据改变 PGA309 寄存器的值。
  2. 在 PGA309 独立模式下，如果在 EEPROM 的第一部分（配置部分）将 OWD（寄存器 4 [15]）设置为“1”，则会禁用单线制接口，通过单线制接口进行通信的唯一方法是对 PGA309 进行下电上电，并在上电后 25ms 内通过单线制接口开始通信。
图 4-16 输出启用/禁用状态机

输出启用/禁用状态机的第二部分是温度 ADC 延迟。在校准期间，需要不同校准温度下的温度 ADC 转换结果。这些读数与相应校准温度下测得的 VOUT 相结合，用于计算最终温度系数以存储在外部 EEPROM 查找表部分。要使用此功能，必须将温度 ADC 设置为单启动转换模式（CEN = 0，寄存器 6 [10]）。向寄存器 7 进行写入后，温度 ADC 延迟计数器中会加载 DLY3:DLY0 值（十进制等效值 x 10ms = 初始温度 ADC 延迟计数器值）。该初始温度 ADC 延迟计数器值以 10ms 的增量递减至 0。达到 0 时，便会触发一次温度 ADC 转换。无需向寄存器 6 [12]（ADCS 位）进行额外写入即可启动该转换。转换完成后，状态机的该分支将返回等待下一次有效的寄存器 7 写入。

输出启用/禁用状态机允许三线制传感器应用针对 PGA309 + 传感器组合，根据校准标准通过 PGA309 来测量温度。此外，还允许通过 PGA309 测量整个压力和温度范围内的 PGA309 + 传感器特性。通过这些真实结果可以准确计算出查找表的温度系数，从而逐个逐模块实现精确的 PGA309 + 传感器数字校准。

故障监测警报位的值会在禁用输出之前立即锁存，从而允许在工厂校准期间通过单线制接口读取其值。

如果要将最终值编程到 EEPROM 中，最好在三线制传感器应用中禁用单线制接口。这样可以防止最终用途中的 VOUT 变化通过单线制接口（PRG 引脚）读回到 PGA309 并可能被误解为总线活动，进而导致 VOUT 被禁用。要禁用单线制接口，请在最终 EEPROM 编程写入期间将 OWD 位设置为“1”。OWD（单线制禁用）位位于寄存器 4 [15] 中。在这次最终编程之后，与单线制接口（PRG 引脚）通信的唯一方法是对 PGA309 进行下电上电并在 33ms 内开始通信。