ZHCSFZ7C February   2017  – February 2023 PGA460-Q1

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特性
  2. 2 应用
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 引脚配置和功能
  6. 6 规格
    1. 6.1  绝对最大额定值
    2. 6.2  ESD 等级
    3. 6.3  建议的工作条件
    4. 6.4  热性能信息
    5. 6.5  内部电源稳压器特性
    6. 6.6  传感器驱动器特性
    7. 6.7  传感器接收器特性
    8. 6.8  模数转换器特性
    9. 6.9  数字信号处理特性
    10. 6.10 温度传感器特征
    11. 6.11 高电压 I/O 特性
    12. 6.12 数字 I/O 特性
    13. 6.13 EEPROM 特性
    14. 6.14 时序要求
    15. 6.15 开关特性
    16. 6.16 典型特性
  7. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  电源块
      2. 7.3.2  突发生成
        1. 7.3.2.1 使用中心抽头变压器
        2. 7.3.2.2 直接驱动
        3. 7.3.2.3 其他配置
      3. 7.3.3  模拟前端
      4. 7.3.4  数字信号处理
        1. 7.3.4.1 超声回波 - 带通滤波器
        2. 7.3.4.2 超声回波 - 整流器、峰值保持、低通滤波器和数据选择
        3. 7.3.4.3 超声回波 - 非线性调节
        4. 7.3.4.4 超声回波 - 阈值数据分配
        5. 7.3.4.5 数字增益
      5. 7.3.5  系统诊断
        1. 7.3.5.1 器件内部诊断
      6. 7.3.6  接口说明
        1. 7.3.6.1 时间命令接口
          1. 7.3.6.1.1 RUN 命令
          2. 7.3.6.1.2 CONFIGURATION/STATUS 命令
        2. 7.3.6.2 USART 接口
          1. 7.3.6.2.1 USART 异步模式
            1. 7.3.6.2.1.1 同步字段
            2. 7.3.6.2.1.2 命令字段
            3. 7.3.6.2.1.3 数据字段
            4. 7.3.6.2.1.4 校验和字段
            5. 7.3.6.2.1.5 PGA460-Q1 UART 命令
            6. 7.3.6.2.1.6 UART 操作
              1. 7.3.6.2.1.6.1 无响应操作
              2. 7.3.6.2.1.6.2 响应操作（除寄存器读取之外的所有操作）
              3. 7.3.6.2.1.6.3 响应操作（寄存器读取）
            7. 7.3.6.2.1.7 诊断字段
            8. 7.3.6.2.1.8 USART 同步模式
          2. 7.3.6.2.2 单线 UART 接口
          3. 7.3.6.2.3 通过 UART 操作进行超声波物体检测
        3. 7.3.6.3 系统内 IO 引脚接口选择
      7. 7.3.7  回波数据转储
        1. 7.3.7.1 板载存储器数据存储
        2. 7.3.7.2 通过 USART 同步模式实现直接数据突发
      8. 7.3.8  低功耗模式
        1. 7.3.8.1 时间命令接口
        2. 7.3.8.2 UART 接口
      9. 7.3.9  传感器时间和温度去耦
        1. 7.3.9.1 时间去耦
        2. 7.3.9.2 温度去耦
      10. 7.3.10 存储器 CRC 计算
      11. 7.3.11 温度传感器和温度数据路径
      12. 7.3.12 TEST 引脚功能
    4. 7.4 器件功能模式
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1 UART 和 USART 通信示例
    6. 7.6 寄存器映射
      1. 7.6.1 EEPROM 编程
      2. 7.6.2 寄存器映射分区和默认值
      3. 7.6.3 REGMAP 寄存器
  8. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 传感器类型
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 变压器驱动方法
        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 传感器驱动电压
          2. 8.2.1.2.2 传感器驱动频率
          3. 8.2.1.2.3 传感器脉冲计数
          4. 8.2.1.2.4 变压器匝数比
          5. 8.2.1.2.5 变压器饱和电流和主电压额定值
        3. 8.2.1.3 应用曲线
      2. 8.2.2 直接驱动（无变压器）法
        1. 8.2.2.1 设计要求
        2. 8.2.2.2 详细设计过程
        3. 8.2.2.3 应用曲线
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  9. 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
  10. 10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

7.3.5 系统诊断

PGA460-Q1 器件中的系统诊断功能有助于确定换能器元件在突发期间的特性，并确定整体系统的状态。系统应该能够使用提供的信息来检测换能器故障、驱动器电路故障（如果使用了变压器，则检测变压器故障）、环境对系统的影响（例如冰、污垢、雪）、影响换能器运行的物体（例如施加到换能器的压力）等。

PGA460-Q1 器件提供三种实施的系统诊断，提供的信息可用于检测系统缺陷。这些诊断说明如下：

    电压诊断测量执行 BURST/LISTEN 运行命令时，仅通过监测流经 INP 引脚的电流来实现电压诊断功能。特定突发频率下的换能器激励电压会在 INP 引脚上产生电流，使用电流比较器比较该电流与基准电流，如#T4490914-17 所示。如果激励电流超过使用 FVOLT_DEC 寄存器中的 FVOLT_ERR_TH 设置的阈值电平，则电流比较器输出变为高电平，表明这是具有期望激励电压电平的正常突发。测量在突发阶段开始后约 50µs 时开始，并在突发阶段结束时结束。如GUID-FCDC9FE7-D63B-43FC-8447-FE69FA9311C2.html#TITLE-SLASEC8X4608 部分所述，在 IO 时间指令或 UART 接口的状态帧中报告此诊断测量的结果。
    GUID-D3099167-D2C2-47F7-8429-B9762E8C9584-low.gif图 7-8 电压诊断的方框图
    Equation4. GUID-7A57542B-4DCC-40E8-862B-15BFA7CB3F36-low.gif

    其中

    • 使用 FVOLT_ERR_TH[2:0] 时，000b 对应于 1，111b 对应于 8。
    • f(burst) 是以千赫为单位的突发频率。
    • C(INP) 是 INP 引脚上的输入电容。
    • R(INP) 是一个可选电阻器（请参阅GUID-B9FF5C83-FADD-4C3D-9B75-778EE332DC63.html#X3519），用于确保 EMI 和 ESD 稳健性。
    注：

    在突发之前，比较器输出应为低电平。如果输出保持高电平，则检测到该情况并设置诊断失败标志

    换能器频率测量在记录间隔的衰减阶段，在换能器节点上执行频率测量，以便验证变压器和换能器匹配的性能和正确调谐。

    为了测量换能器频率，在 EEPROM 存储器中定义开始参数 FDIAG_START 和窗口长度参数 FDIAG_LEN。开始参数 FDIAG_START 定义频率测量相对于突发时间结束的开始时间。诊断窗口长度参数 FDIAG_LEN 根据捕获的信号周期设置诊断窗口的时间宽度。下面说明了一个参数配置的简单示例：

    1. 假设 FDIAG_START = 2 且 FDIAG_LEN = 1。请参阅GUID-ED773D30-2D5D-4A9D-B0E9-278B351A9705.html#TITLE-SLASEC8X3442 部分，这些 EEPROM 参数的开始时间确定为突发完成后 200µs，窗口长度为 3 个信号周期。假设工作频率为 58kHz，信号周期为 17.24µs，因此诊断在突发完成后 200µs + 3 × 17.24µs = 251.72µs 结束。
    2. 对于在测量窗口中捕获的频率信息取平均值，并表示为 500ns 时间计数器值。可以使用#T4793009-1 计算信号频率。
      Equation5. f = 1 / (FDIAG_VAL × 500e–09)

      其中

      • FDIAG_VAL 是一个可使用任何器件接口提取的值。
    3. 如果在频率诊断测量完成之前检测到指定数量的物体，则不会保存频率测量结果。这可以通过设置之前定义的诊断参数和近物体检测的阈值设置来管理。

    在 PGA460-Q1 器件中实施额外的频率误差功能，用于表示测得的换能器频率超出 FDIAG_ERR_TH 阈值参数设定的限制。此功能的结果在 IO 时间指令接口或 UART 接口的状态帧中报告。更多有关报告换能器频率误差的信息，请参阅GUID-FCDC9FE7-D63B-43FC-8447-FE69FA9311C2.html#TITLE-SLASEC8X4608 部分。

    衰减周期时间捕获在记录间隔的衰减阶段，执行换能器衰减时间测量以验证换能器是否正常运行。此诊断与换能器频率测量相结合，通常用于超声波系统，以便检测超声波换能器的外部阻挡。

    衰减周期时间在数字数据路径的输出端测量。在突发阶段完成时测量开始，只要回波电平高于由 SAT_TH 参数在 EEPROM 中定义的饱和阈值电平，就会测量衰减周期。可通过任何 PGA460-Q1 接口来提取提供的结果，而该值以 16µs 时间增量来表示。如果测得的衰减时间大于 4ms，则提取的值将为 0xFF。

    噪声水平测量PGA460-Q1 器件中实施的额外系统诊断是噪声水平测量诊断。此功能的目的是评估附近的其他超声波系统产生的周围噪声，以便确定干扰，以及在检测到远距离物体时评估本底噪声水平。

    在噪声水平测量期间，PGA460-Q1 器件执行 LISTEN ONLY（预设 2）命令（有关该命令的详细信息，请参阅GUID-FCDC9FE7-D63B-43FC-8447-FE69FA9311C2.html#TITLE-SLASEC8X4608 部分），在此期间不执行突发，而仅启动记录间隔并持续 8.192ms。在此记录间隔期间，在数字数据路径输出处收集的数据将平均分为两组，每组包含 4096 个样本。通过执行噪声水平测量功能测量的最终噪声水平是两组中较高的平均值。此值报告为最终噪声水平测量结果。

    注：

    在噪声水平测量过程中，始终禁用非线性调节块（通过将 SCALE_K 位设置为 0 和将 Noise_LVL 位设置为 0 来设置比例因子 EEPROM）。

#X6721 显示了 PGA460-Q1 器件中实施的系统诊断，显示了一个完整的物体检测记录周期示例。#X6721 中的数字 1、2 和 3 分别显示了电压诊断、换能器频率和衰减周期测量。

GUID-8FF6C52E-E52E-4764-AA3E-A74ECBE290F5-low.gif图 7-9 系统诊断示例