ZHCUB80C August   2004  – July 2023 PGA309

 

  1.   1
  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

3.2 EEPROM 内容和温度查找表计算

PGA309 使用业界通用的两线制外部 EEPROM（通常为 SOT23 封装）。如果使用全部 17 个温度系数，则需要一个最小为 1k 位的 EEPROM。更大的 EEPROM 可用于为序列号、批次代码或其他产品数据提供额外的用户空间。

PGA309 使用的 16 位数据字存储在外部 EEPROM 中，首先存储最低有效 8 位字节，如图 3-2 所示。

GUID-E54DABB8-A7F6-43C6-B769-1B8761F487D2-low.gif图 3-2 PGA309 内部寄存器映射到外部 EEPROM 地址

表 3-1 说明了 1k 位 EEPROM 的外部 EEPROM 内容。有关外部 EEPROM 的详细示例，请参阅AppendixA。

EEPROM 的第一部分（16 个 8 位字节，包括地址位置 1/0 到地址位置 15/14）包含 EEPROM 编程标志以及寄存器 3、4、5 和 6 的 PGA309 配置数据。此分段末尾包含位于地址位置 15/14 处的 Checksum1。

EEPROM 的第二部分（108 个 8 位字节，包括地址位置 17/16 到地址位置 123/122）包含零 DAC（精细失调电压调整）和增益 DAC（精细增益调整）的温度系数查找表。最多可以有 17 个温度指数值以及增益 DAC 和零 DAC 的相应比例因子。查找表中的温度值表示分段线性曲线上用于补偿传感器跨度和失调电压温度漂移的点。每个温度值对应于增益 DAC 和零 DAC 各自的斜率因子。如果测量的温度并不直接落在存储的温度值上，则需为该测量温度进行 DAC 值的线性插值。

表 3-1 1k 位外部 EEPROM 内容
EEPROM
地址
位置“1”
（十进制）		 EEPROM
地址
位置“0”
（十进制）		 内容（所有数据均存储为两个 8 位字节）
第一部分 1 0 EEPROM 编程标志；5449h =“TI”ASCII
3 2 未使用，但包含在 Checksum1 计算中；可供用户数据使用。
5 4 未使用，但包含在 Checksum1 计算中；可供用户数据使用。
7 6 PGA309 寄存器 3 的值：基准控制和线性化
9 8 PGA309 寄存器 4 的值：PGA 粗略失调电压和增益/输出放大器增益
11 10 PGA309 寄存器 5 的值：PGA 配置和过量程/欠量程限制
13 12 PGA309 寄存器 6 的值：温度 ADC 控制
15 14 Checksum1 = FFFFh − 总和（位置 1/0 到 13/12 的十六进制值），Checksum1 在 16 位以上截断
第二部分 17 16 T0（温度 ≤ T0 时的温度指数值）
19 18 Z0（温度 ≤ T0 时的零 DAC 值）
21 20 G0（温度 ≤ T0 时的增益 DAC 值）
23 22 T1（温度指数值 T1）
25 24 ZM1（T1 ≤ 温度 ≤ T0 时的零 DAC 乘法斜率因子）
27 26 GM1（T1 ≤ 温度 ≤ T0 时的增益 DAC 乘法斜率因子）
... ... ...
... ... ...
... ... ...
113 112 T16（温度指数值 T1）
115 114 ZM16（T15 ≤ 温度 ≤ T16 时的零 DAC 乘法斜率因子）
117 116 GM16（T15 ≤ 温度 ≤ T16 时的增益 DAC 乘法斜率因子）
119 118 TEND（查找表结尾 → 7FFFh）
121 120 ZMEND（查找表结尾；值被忽略，但包含在 Checksum2 中）
123 122 GMEND（查找表结尾；值被忽略，但包含在 Checksum2 中），Checksum2 = FFFFh − 总和（位置 17/16 到 123/122 的十六进制值），Checksum2 在 16 位以上截断
125 124 未使用；可供用户数据使用
127 126 未使用；可供用户数据使用

T0、T1、T2...Tx（其中 x ≤ 16）是查找表中的温度指数值。这些值是温度 ADC 的输出结果。这些值必须从最小值单调递增到最大值，才能使查找表正常运行。请注意，这不一定对应于温度升高。例如，如果温度 ADC 在测量二极管电压，则其读数将随温度的升高而下降。但是，仍然必须按照从最小温度 ADC 读数到最大温度 ADC 读数的形式进行构建查找表。Tx 的数据格式为 16 位数据，其格式取决于所选的温度 ADC 模式（请参阅节 6.2.7 - 寄存器 6：温度 ADC 控制寄存器）。

Z0 是温度 T0 及以下的零 DAC 设置值。Z0 数据格式为无符号 16 位数据。零 DAC 值的计算公式为：

方程式 13. GUID-A082BEDB-EAE7-4653-80C1-C2840D9A1810-low.gif

其中 0 ≤ ZX ≤ 65535（可编程范围）且 0.1V ≤ 零 DAC ≤ VSA − 0.1V（模拟限制）。

G0 是温度 T0 及以下的增益 DAC 设置值。G0 数据格式为无符号 16 位数据。增益 DAC 值的计算公式为：

方程式 14. GUID-7A1A760A-CF20-471C-A97E-8B2E5A2AB320-low.gif

其中 0.3333333 ≤ 增益 DAC ≤ 0.9999898 且 0 ≤ Gx ≤ 65535。

ZM1、ZM2 … ZMi 是用于零 DAC 调整的每个分段线性段的乘法斜率因子。这些斜率因子是分别针对 T1、T2 … Tx 根据零 DAC 所需的 Z1、Z2 … Zx 值（计算方式与 Z0 相同）计算得出的。计算 ZMi 斜率因子的公式为：

方程式 15. GUID-38A38ABB-FFA0-48FC-B6E4-34FEA2985A7E-low.gif

ZMi 比例因子 256 用于设置 PGA309 内部二进制算术的十进制值的格式。这些数字是 16 位二进制补码数据格式。请参阅表 3-2，了解查找表示例。

GM1、GM2 … GMi 是用于增益 DAC 调整的每个分段线性段的乘法斜率因子。这些斜率因子是分别针对 T1、T2、T3 … Tx 根据增益 DAC 所需的 G1、G2 … Gx 值（计算方式与 G0 相同）计算得出的。计算 GMi 斜率因子的公式为：

方程式 16. GUID-6B664959-1239-4C0A-A17C-6F927C973142-low.gif

GMi 比例因子 256 用于设置 PGA309 内部算术的十进制值的格式。这些数字是 16 位二进制补码数据格式。

查找表的结尾由温度指数数据中的温度指数值 TEND = 7FFFh 进行标记。此条目的 ZMEND 值被忽略，但包含在 Checksum2 中。ZMEND 值应设置为零。此条目的 GMEND 值变为 Checksum2，即 EEPROM 第二部分的校验和。

Example3-1 详细说明了查找表值的计算以及 PGA309 查找表线性插值算法的工作原理。