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

2.7 温度测量

PGA309 温度测量电路的核心是温度 ADC。温度 ADC 及其关联的 PGA、输入多路复用器和 REF 多路复用器提供了灵活且可配置的温度检测块，用于读取片上温度或外部温度。图 2-15 展示了 PGA309 温度检测块。

内部温度检测是通过使用片上二极管结来实现的。配置内部温度模式的方法是将寄存器 6 中的位设置为表 2-7 和表 2-8 所示的值。温度 ADC 输出在寄存器 0 中为 12 位 + 符号扩展、右对齐的二进制补码数据格式（请参阅表 2-9）。处于内部温度模式的温度 ADC 的分辨率为每次计数 0.0625°C，精度为 ±2°C。温度精度是一个相对误差，此误差通过 PGA309 + 传感器校准过程校准掉，校准精度与校准温度测量设备的相同。

GUID-7712E183-D238-4F97-B1BF-03A0192E139D-low.gif图 2-15 温度检测块
表 2-7 内部温度模式配置 — 寄存器 6
位位名位状态配置
15RFB0保留出厂位 — 设置为 0 以确保正常运行
14RFB0保留出厂位 — 设置为 0 以确保正常运行
13ADC2X0在内部温度模式下未使用；设置为零。
12ADCS0
11ISEN0
10CEN1启用温度 ADC
9TEN1选择内部温度模式
8AREN0在内部温度模式下未使用；设置为零。
7RV10
6RV00
5M10
4M00
3G10
2G00
1R11请参阅表 2-8。
0R01请参阅表 2-8。
表 2-8 内部温度模式分辨率 — 寄存器 6
R1R0温度 ADC 分辨率（转换时间）选择
TEN =“1”
009 位 + 符号，右对齐，符号扩展，二进制补码，0.5°C (3ms)
0110 位 + 符号，右对齐，二进制补码，符号扩展，0.25°C (6ms)
1011 位 + 符号，右对齐，二进制补码，符号扩展，0.125°C (12ms)
1112 位 + 符号，右对齐，二进制补码，符号扩展，0.0625°C (24ms)
表 2-9 内部温度模式数据 — 寄存器 0(1)
温度
(°C)		数字输出（二进制）
AD15…………AD0		数字输出
（十六进制）
1280000 1000 0000 00000800
127.93750000 0111 1111 111107FF
1000000 0110 0100 00000640
800000 0101 0000 00000500
750000 0100 1011 000004B0
500000 0011 0010 00000320
250000 0001 1001 00000190
0.250000 0000 0000 01000004
0.00000 0000 0000 00000000
−0.251111 1111 1111 1100FFFC
-251111 1110 0111 0000FE70
−551111 1100 1001 0000FC90
-1281111 1000 0000 0000F800
(1) 处于内部温度模式的温度 ADC 的分辨率为每次计数 0.0625°C。

对于正温度值（例如，+50°C）：
对正数不执行二进制补码。因此，只是将数字转换为 16 位、右对齐格式的二进制代码，并以 MSB = 0 表示正号。将该符号扩展到高 4 位。
示例：(50°C)/(0.0625°C/count) = 800 = 320h = 0011 0010 0000 二进制补码 16 位、右对齐、符号扩展格式 = 0000 0011 0010 0000 = 0320h。

对于负温度值（例如，−25°C）：
通过对绝对值二进制数进行补数操作并加 1 来生成一个负数的二进制补码。扩展符号，用 MSB = 1 表示负数。将符号扩展到高 4 位以形成 16 位字。
示例：(| −25°C|)/(0.0625°C/count) = 400 = 190h = 0001 1001 0000 二进制补码格式：1110 0111 0000 扩展符号并创建 16 位字：1111 1110 0111 0000 = FE70h

选择外部温度模式时，温度 ADC 有多种可能的配置。在此模式下将读取 TEMPIN 引脚以确定温度。TEMPIN 可能以 GND、VEXC 或 VREF 为基准。还可以选择通过温度 ADC 读取相对于 GND 的 VOUT。图 2-16 显示了允许的温度 ADC 输入多路复用器配置。

注：

在配置 3 中，读取的是 VOUT 引脚，而不是 VFB 引脚。因此，该值可能与 VOUT FILT 不同。请参阅图 1-1 和图 2-5。

GUID-FB34CAD5-EDD7-46CC-AA93-381556A6DBD7-low.gif图 2-16 温度 ADC 输入多路复用器选项
表 2-10 温度 ADC PGA 增益选择 — 寄存器 6
G1
[3]		G0
[2]		温度 ADC
PGA 增益
001
012
104
118

温度检测块还包含一个 7μA（典型值）电流源 ITEMP。通过向寄存器 6 位 11 ISEN 写入逻辑“1”即可启用这个电流源。逻辑“0”会禁用 TEMPIN 引脚上的 ITEMP。这个电流源可用于激励外部电阻式温度器件或二极管以进行桥式传感器温度测量，如图 2-17 所示。

GUID-C0D66E8A-59F3-4208-B1C3-FF16E64F0090-low.gif图 2-17 使用 ITEMP 进行外部温度测量

在外部温度模式下使用时，温度 ADC 用于模数转换的基准电压有多种选择，如表 2-11 和图 2-15 所示。在外部温度模式下使用时，温度 ADC 的分辨率也可通过寄存器进行选择（请参阅表 2-12）。

表 2-11 温度 ADC 基准选择 — 寄存器 6
AREN
[8]		RV1
[7]		RV0
[6]		温度 ADC 基准
(VREFT)
000VREF
001VEXC
010VSA
011出厂保留
1X(1)X(1)温度 ADC 内部基准 (2.048V)
(1) “X”= 不用考虑。
表 2-12 温度 ADC(1) 分辨率（转换时间）— 寄存器 6
R1
[1]		R0
[0]		外部信号模式 [TEN=0]，
外部基准 [AREN=0]		外部信号模式 [TEN=0]，
内部基准 [2.048V，AREN=1]
0011 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (6ms)11 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (8ms)
0113 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (24ms)13 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (32ms)
1014 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (50ms)14 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (64ms)
1115 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (100ms)15 位 + 符号，右对齐，符号扩展 (128ms)
(1) 温度 ADC 使用二进制补码数据格式。