ZHCUB80C August 2004 – July 2023 PGA309
对于四线制模块应用,在完成最终编程后且在将最终传感器模块发送到终端应用之前,必须将 OWD 位(寄存器 4 [D15])设置为“1”以禁用单线制接口。在四端模块中,PRG 引脚直接与外界相连,更容易在其中耦合周期性噪声发生器的噪声。诸如换向电机或开关电源的重复噪声可能会导致 PRG 电路将此噪声误解为有效通信,并将 PGA309 置于不可预测的状态,甚至更糟糕的是导致 EEPROM 损坏。
即使通过将 OWD 位设置为“1”来禁用单线制接口,也会在上电时将 33ms 窗口置于打开状态,在此期间可能会将周期性噪声耦合到 PRG 引脚中并被视为相干通信。对于四端模块应用(如图 4-17 所示),在将 PRG 引脚直接连接到外界时,需要深入讨论和仔细考量。
图 4-20 展示了 PGA309 内的 PRG 电路细节。本文还讨论了其他外部保护元件以及电磁干扰/射频干扰 (EMI/RFI) 滤波功能,并参考图 4-20 介绍了对 PGA309 四端传感器模块进行编程的注意事项。
PGA309 在 PRG 引脚上包含静电放电 (ESD) 单元 D2 和 D1/SCR1,可防止在将器件安装到印刷电路板上之前对器件进行处理时造成 ESD 损坏。在完整电路中安装 PGA309 时,这些相同的 ESD 单元可能无法满足电气过应力要求。ESD 二极管 D1 和 D2 可以处理高达 10mA 的连续负载。然而,SCR1 将以 14V 电平触发,然后在持续电流为 80mA 时下降至 3V,如图 4-18 所示。如果电流不受限制,电压将再次升高;电压升高加上更大的电流,可能会对 ESD 单元造成永久损坏,并使 PRG 电路无法使用。
如果预计会出现接线错误或外部电气过应力,则必须使用外部器件为 PRG 引脚提供保护。SD1 和 SD2 是信号肖特基二极管,可在电气过应力事件期间引导电流远离 PRG 引脚上的内部 ESD 单元。R7 将限制通过 SD1 和 SD2 的电流。Z1 是用于钳制通过 SD1 的能量的齐纳二极管。R7 的选择可能会影响 PRG_PGA309 和 PRG_Programmer 的有效逻辑电平。SW1 和 RON 表示在 PGA309EVM 上或通过单线制接口来配置和校准 PGA309 的客户编程器上使用的 MOSFET 开关和导通电阻。对于 PGA309,逻辑高电平为 0.7VSD(VSD = 5V 时为 3.5V)或更高;逻辑低电平为 0.2VSD(VSD = 5V 时为 1V)或更低。逻辑高电平不是问题,这是因为 PGA309 模块和编程器具有上拉电阻。逻辑低电平的最坏情况如图 4-20 所示;此图展示了大约 610mV 的情况,此数值低于指定的 0.2VSD(VSD = 5V 时为 1V)最大逻辑低电平。根据电流以及所示元件在高达 +75°C 温度下的功率耗散,该配置足以应对 1W 引脚上高达 ±50V 的接线错误。
应分析每个单独应用的电气过应力以及 PRG 引脚上合理的编程逻辑电平。
请参阅图 4-21 中常见 EMI/RFI 滤波和 PRG 引脚配置的图示。大多数 EMI/RFI 滤波器方案通常涉及通过 1nF 至 10nF 范围内的电容器将机箱接地端连接至信号接地端。这些电容器连接在进出模块的每个引脚上。在图 4-21 中,我们使用电容器 C2 (1nF) 将信号接地端连接到机箱接地端。VCC 通过电容器 C4 (100nF) 和电容器 C2 (1nF) 连接到机箱接地端。我们还添加模块输出端 PRG 引脚上的电容器 C1 (10nF),并将其直接连接到 VCC。此配置非常适合抑制机箱接地端和信号接地端之间的任何开关干扰。
EMI/RFI 通常被视为以机箱接地端为基准的干扰,如图 4-19 所示。假定共源阻抗为 50Ω(通过 R11)。干扰会注入到模块的 PRG 引脚中,然后在返回到机箱接地端的过程中流经电容器 C3 (10nF)、C4 (100nF) 和 C2 (1nF)。100kHz 时 ±5V 的严重干扰只会将 PRG 引脚上的逻辑高电平电压从 5V 降级到 4.27V,如图 5-4 所示。最小逻辑高电平为 0.7VSD(VSD = 5V 时为 3.5V),因此在机箱接地端和信号接地端之间,这种严重干扰不会导致 PRG 通信错误。
最后一个注意事项是,再次考虑图 4-20 并观察,为了在 PRG 引脚具有大电容(例如 C1 = 10nF)的模块上对 PRG 引脚进行编程,客户编程器必须使用 PRG 加速电路来检测 PRG 信号的上升沿。基于这个上升沿,开关通过 200Ω 电阻将 PRG 线路连接到 +5V 并持续 5μs 时间,以便快速对电容器 C1 (10nF) 充电,并在逻辑“0”到逻辑“1”转换中获得合理的上升沿。PGA309EVM 的 PC 编程器接口板中已安装该 PRG 加速电路。