ZHCSPR9 December   2023 AFE782H1 , AFE882H1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1  绝对最大额定值
    2. 5.2  ESD 等级
    3. 5.3  建议运行条件
    4. 5.4  热性能信息
    5. 5.5  电气特性
    6. 5.6  时序要求
    7. 5.7  时序图
    8. 5.8  典型特性：VOUT DAC
    9. 5.9  典型特性：ADC
    10. 5.10 典型特性：参考文献
    11. 5.11 典型特性：HART 调制解调器
    12. 5.12 典型特性：电源
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  数模转换器 (DAC) 概述
        1. 6.3.1.1 DAC 电阻串
        2. 6.3.1.2 DAC 缓冲器放大器
        3. 6.3.1.3 DAC 传递函数
        4. 6.3.1.4 DAC 增益和偏移校准
        5. 6.3.1.5 可编程压摆率
        6. 6.3.1.6 DAC 寄存器结构和清除状态
      2. 6.3.2  模数转换器 (ADC) 概述
        1. 6.3.2.1 ADC 操作
        2. 6.3.2.2 ADC 自定义通道序列发生器
        3. 6.3.2.3 ADC 同步
        4. 6.3.2.4 ADC 偏移校准
        5. 6.3.2.5 外部监控输入
        6. 6.3.2.6 温度传感器
        7. 6.3.2.7 自诊断多路复用器
        8. 6.3.2.8 ADC 旁路
      3. 6.3.3  可编程超限警报
        1. 6.3.3.1 基于警报的中断
        2. 6.3.3.2 警报操作配置寄存器
        3. 6.3.3.3 警报电压发生器
        4. 6.3.3.4 温度传感器警报功能
        5. 6.3.3.5 内部基准警报功能
        6. 6.3.3.6 ADC 警报功能
        7. 6.3.3.7 故障检测
      4. 6.3.4  IRQ
      5. 6.3.5  HART 接口
        1. 6.3.5.1  FIFO 缓冲器
          1. 6.3.5.1.1 FIFO 缓冲器访问
          2. 6.3.5.1.2 FIFO 缓冲器标志
        2. 6.3.5.2  HART 调制器
        3. 6.3.5.3  HART 解调器
        4. 6.3.5.4  HART 调制解调器模式
          1. 6.3.5.4.1 半双工模式
          2. 6.3.5.4.2 全双工模式
        5. 6.3.5.5  HART 调制和解调仲裁
          1. 6.3.5.5.1 HART 接收模式
          2. 6.3.5.5.2 HART 发送模式
        6. 6.3.5.6  HART 调制器时序和前导码要求
        7. 6.3.5.7  HART 解调器时序和前导码要求
        8. 6.3.5.8  HART 通信的 IRQ 配置
        9. 6.3.5.9  使用 SPI 进行 HART 通信
        10. 6.3.5.10 使用 UART 进行 HART 通信
        11. 6.3.5.11 存储器内置自检 (MBIST)
      6. 6.3.6  内部基准
      7. 6.3.7  集成精密振荡器
      8. 6.3.8  精密振荡器诊断
      9. 6.3.9  一次性可编程 (OTP) 存储器
      10. 6.3.10 GPIO
      11. 6.3.11 计时器
      12. 6.3.12 唯一芯片标识符 (ID)
      13. 6.3.13 暂存区寄存器
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 DAC 断电模式
      2. 6.4.2 寄存器内置自检 (RBIST)
      3. 6.4.3 复位
    5. 6.5 编程
      1. 6.5.1 通信设置
        1. 6.5.1.1 SPI 模式
        2. 6.5.1.2 UART 模式
        3. 6.5.1.3 SPI + UART 模式
        4. 6.5.1.4 HART 功能设置选项
      2. 6.5.2 GPIO 编程
      3. 6.5.3 串行外设接口 (SPI)
        1. 6.5.3.1 SPI 帧定义
        2. 6.5.3.2 SPI 读取和写入
        3. 6.5.3.3 帧错误校验
        4. 6.5.3.4 同步
      4. 6.5.4 UART 接口
        1. 6.5.4.1 UART 中断模式 (UBM)
          1. 6.5.4.1.1 连接 FIFO 缓冲器和寄存器映射
      5. 6.5.5 状态位
      6. 6.5.6 看门狗计时器
  8. 7 寄存器映射
    1. 7.1 AFEx82H1 寄存器
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 多通道配置
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 4mA 至 20mA 电流变送器
        1. 8.2.1.1 设计要求
        2. 8.2.1.2 详细设计过程
          1. 8.2.1.2.1 电流环路控制
          2. 8.2.1.2.2 HART 连接
          3. 8.2.1.2.3 输入保护和整流
          4. 8.2.1.2.4 系统电流预算
        3. 8.2.1.3 应用曲线
    3. 8.3 初始化设置
    4. 8.4 电源相关建议
    5. 8.5 布局
      1. 8.5.1 布局指南
      2. 8.5.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息
8.2.1.2.1 电流环路控制

AFE882H1 的 DAC 将输出电压设置为 0V 至 2.5V。图 8-4 显示了从 DAC 输出电压设置回路电流的 V-I 电路。

GUID-20230704-SS0I-DNM7-JVZP-TFQ0VKZ8W4GM-low.svg图 8-4 AFE882H1 变送器的电流环路控制

在该电路中，通过将 VREFIO 输出和 DAC VOUT 的 V-I 转换电流相加来设置环路电流。从这些 AFE882H1 输出生成的电流将分别予以分析。

首先，将 VREFIO 的电压施加到 412kΩ 电阻上。这个 1.25V 基准电压生成的电流被引导至 OPA333 放大器的求和节点（设为地）。由该电流产生的环路电压根据方程式 10 计算得出。

方程式 10. V L O O P - =   – V V R E F I O 412   k Ω × 20   k Ω =   - 1.25   V × 0.04854 = - 0.06068   V

根据 OPA333 的反馈，方程式 10 中的环路电压施加到 20Ω 电阻上，并设置方程式 11 所示的环路电流。

方程式 11. I L O O P _ V R E F I O = ( – V L O O P - 20   Ω   )   +   ( – V L O O P - 20   k Ω ) =   0.06068   V × ( 1 20   Ω   +   1 20   k Ω   ) =   3.037   m A

该 3mA 电流用作环路的启动电流。当 AFE882H1 DAC 输出为 0V 时，这是环路上的电流。

除了该初始电流外，AFE882H1 DAC 输出还控制环路电流。VOUT 电压施加到 120kΩ 电阻（20kΩ 加上 100kΩ 串联电阻）上。120kΩ 电阻的另一端通过 OPA333 的反馈设置为地。与方程式 10 和方程式 11 中的计算类似，VOUT 电压决定了环路电流，如方程式 12 和方程式 13 所示。

方程式 12. V L O O P - = – V O U T 120   k Ω   ×   20   k Ω   =   – V O U T   ×   0.1667
方程式 13. I L O O P _ V O U T = ( – V L O O P - 20   Ω   )   +   ( – V L O O P - 20   k Ω ) =   V O U T ×   0.1667   × ( 1 20   Ω   +   1 20   k Ω   )

当 DAC 输出电压设置为 0V 时，对环路电流的贡献基本上为 0mA。当 DAC 输出电压设置为 2.5V 时，对环路电流的贡献为 20.85mA。

如前所述，总环路电流是 VREFIO 电压和 VOUT 电压产生的电流的贡献之和。使用这些电压时，环路电流的范围为 3.037mA 至 23.89mA。

AFE882H1 DAC 输出电压通过 16 位输出代码进行设置。因此，这个从 DAC 代码到环路电流的最终转换基于方程式 14 进行设置。

方程式 14. I L O O P =   I L O O P _ V R E F I O + I L O O P _ V O U T   = 3.037   m A)   +   ( D A C   C o d e × 20.85   m A 2 16 )

在 4mA 至 20mA 系统中，标称输出以 4mA 作为低输出，20mA 作为高输出。不过，系统有时使用超出此范围的电流输出来指示不同的错误情况。3.375mA 和 21.75mA 的环路电流通常用于指示不同的环路误差。表 8-1 显示了不同的环路输出电流以及使用的 DAC 代码和电压。

表 8-1 基于 DAC 输出代码的 DAC 电压输出和环路电流
输出条件 DAC 编码 DAC 输出 (V) 环路电流 (mA)
DAC 最小值 0x0000 0 3.037
误差低 0x0426 0.04051 3.375
范围内的最小值 0x0BD2 0.1154 4
范围内的中档值 0x6E07 1.0745 12
范围内的最大值 0xD03C 2.0335 20
误差高 0xE5B7 2.2433 21.75
DAC 最大值 0xFFFF 2.5 23.891

在该设计使用的无源器件中，应选择具有严格容差的电流设置电阻来实现高精度和低漂移。前面公式中讨论的这些电阻主要用于设置电流环路的增益，从而设置环路的电流幅度。