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

4.11 四线制模块和单线制接口 (PRG)

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。

GUID-25150F8C-0AFD-4764-8A9B-ED10ED13E457-low.gif图 4-17 四线制传感器模块应用

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。

GUID-5F839A6A-770B-4DC6-BB87-375CD84EFD29-low.gif图 4-18 SCR ESD 单元

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。

GUID-617234A3-5BDB-4432-88AC-AFDF612698ED-low.gif图 4-19 严重的 EMI/RFI 干扰

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。

GUID-07BA17CF-7A3B-44D0-A723-1ABA963DBAA0-low.gif图 4-20 PRG 电路保护逻辑电平
GUID-642EBDDB-C553-430C-8BD3-360CF957C94C-low.gif图 4-21 PRG 电路 EMI/RFI 滤波