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

2.9.1 过量程和欠量程计算

假设：

绝对调节系统 — PGA309 连接到系统 ADC（请参阅图 2-25）
系统 ADC 基准：VREF ADC = 4.096V
PGA309 基准：VREF = 4.096V（使用 PGA309 内部基准）
工作温度范围：−40°C 至 +125°C
PGA309 VSA、VSD = +5V
外部故障监测；检测到故障时跳闸高电平

查找：

建议用于实现过量程/欠量程限制以及故障检测的电平。

  1. 过量程限制
  2. 欠量程限制
  3. 可用的线性 PGA309 输出范围
  4. 系统 ADC 跳闸点：过量程、欠量程、故障检测

解决方案：

  1. 分析工作温度范围内过量程和欠量程比较器上最坏情况下的失调电压误差。表 2-20 包含该计算所需的关键电气特性。
    过量程比较器失调电压计算：
    过量程温漂：
    −40°C 至 25°C：−24.05mV = (+0.37mV/°C)(−40°C − 25°C)
    25°C 至 +125°C：+37.00mV = (+0.37mV/°C)(+125°C − 25°C)

    过量程失调电压最小值和最大值：
    VOS min = +6mV −24.05mV = −18.05mV
    VOS max = +114mV + 37.00mV = +151.00mV

    欠量程比较器失调电压计算：
    欠量程温漂：
    −40°C 至 25°C：+9.75mV = (−0.15mV/°C)(−40°C − 25°C)
    25°C 至 +125°C：−15.00mV = (−0.15mV/°C)(+125°C − 25°C)

    欠量程失调电压最小值和最大值：
    VUS min = −7mV + 9.75mV = −2.75mV
    VUS max = −93mV −15.00mV = −108mV
  2. 分析工作温度范围内最坏情况下的 VREF 变化。
    VREF 温漂：
    −40°C 至 +125°C：[(+10ppm/°C)/(1e6)][+125°C − (−40°C)]VREF = +0.00165VREF
    VREF 最小值和最大值：
    VREF min = 4.00V – (0.00165)(4.00V) = 3.9934V
    VREF max = 4.14V + (0.00165)(4.00V) = 4.1466V
  3. 针对每个过量程和欠量程阈值计算工作温度范围内的过量程和欠量程最小和最大跳闸点（请参阅表 2-21）。
    过量程 (OS) 最小和最大跳闸点：
    OS min = VREF min (OS ratio) + VOS min
    OS max = VREF max (OS ratio) + VOS max

    欠量程 (US) 最小和最大跳闸点：
    US min = VREF min (US ratio) + VUS max
    US max = VREF max (US ratio) + VUS min
  4. 根据过量程和欠量程最小和最大跳闸点计算结果，选择可实现理想系统 ADC 范围预算的理想选项（请参阅图 2-26）。在本例中，PGA309 可扩展以实现系统 ADC 基准的 8% 至 80.8% 线性输出。此外，我们还可以设置合理的跳闸点来检测过量程限制、欠量程限制和故障检测。
  5. 确认 PGA309 VOUT 可以支持系统 ADC 范围预算中定义的电压摆幅。表 2-22 显示，对于我们的示例，PGA309 VOUT 可以满足实现所需调节的限制条件。

由于 PGA309 + 传感器通常作为一个系统一起校准，因此可以在极端工作温度下测量每个器件的过量程和欠量程限制，并根据需要调整最终限制以实现理想调节。在按比例调节的系统中，基准误差不需要纳入到过量程和欠量程跳闸点计算中。