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

2.4 输出放大器

PGA309 的输出放大器部分可以在终端应用中实现最高的灵活性和精度。图 2-5 展示了一个常见三端传感器应用中的输出放大器。在这个应用中，需要提供过压保护以防止 PGA309 输出端的接线错误，还需要在传感器模块输出端提供 10nF 电容器以用于 EMI/RFI 滤波。在此配置中，RISO 和 RFB 可以将流入 VOUT 和 VFB 的电流限制到大约 150mA [(16V − 0.7V)/100Ω]，从而在 VOUT FILT 上提供高达 16V 的过压保护。从内部 ESD 结构到 GND 或 VSA 会产生 0.7V 压降。此外，RISO 还可以将 10nF RFI/EMI 容性负载与 VOUT 隔离。RFB 会增加轻微的增益误差，但此误差经过 PGA309 + 传感器校准后可以校准掉。请注意，输出放大器周围的反馈点取自 VOUT FILT，因此，在 PGA309 + 传感器校准之后，输出放大器将精确调节 VOUT FILT 以匹配所需的传感器调节电压。CF 在输出放大器周围提供第二条反馈路径以确保稳定性。根据所示配置，输出放大器在内部输出放大器增益从 2（125kHz 带宽，63° 环路增益相位裕度，典型值）到 9（64kHz 带宽，86° 环路增益相位裕度，典型值）的范围内可保持稳定。表 2-1 详细列明了 RFO 和 RGO 的典型输出放大器电阻值以及开环输出电阻。这些值与典型输出放大器开环增益曲线和标准运算放大器稳定性技术相结合，可以针对特定的传感器应用量身定制和配置输出放大器。

GUID-256C1FF0-E6E0-4193-974E-53EAE78F0A9E-low.gif图 2-5 常见三端传感器应用中的输出放大器
表 2-1 输出放大器典型增益电阻值(1)
增益 RFO
典型值
(kΩ)		 RGO
典型值
(kΩ)
2 18 18
2.4 21 15
3 24 12
3.6 26 10
4.5 28 8
6 30 6
9 32 4
(1) RO = 开环输出阻抗 = 675Ω，f = 1MHz 时的典型值，IOUT = 0。

除了使用自己的内部增益设置电阻 RFO 和 RGO 外，输出放大器还可以使用外部反馈电阻 RFOEXT 和 RGOEXT，如图 2-6 所示。表 2-2 详细列明了寄存器 4 中用于所需的输出放大器增益配置的位。要使用外部反馈电阻，请将 GO2、GO1 和 GO0 设置为全 1。除了允许使用外部反馈电阻之外，该配置还提供了一种方便的机制来测试输出放大器的稳定性，即使要使用内部增益设置也是如此。如图 2-6 所示，外部反馈电阻 RFOEXT 和 RGOEXT 均设置为 18kΩ，相当于用于内部增益设置 2 的典型电阻值。如果通过零 DAC 并设置 VDIFF = 0V 来将 VOUT 偏置到量程中点（VSA = +5V 时为 +2.5V），则可以使用信号发生器将 200mVPP 方波 (1kHz) 注入到 RGOEXT 端，并在 VOUT 处测量响应。这样可以为给定配置中的输出放大器提供瞬态响应。可以使用主要两极系统的标准稳定性瞬态响应标准，根据 VOUT 上测得的过冲和振铃来确定合适的相位裕度。

GUID-0BFCAF25-BAEC-419F-81CE-198490651D60-low.gif图 2-6 使用外部反馈电阻 RFOEXT 和 RGOEXT 的输出放大器
表 2-2 输出放大器增益选择 — 寄存器 4
GO2
[14]		 GO1
[13]		 GO0
[12]		 输出放大器增益
0 0 0 2
0 0 1 2.4
0 1 0 3
0 1 1 3.6
1 0 0 4.5
1 0 1 6
1 1 0 9
1 1 1 禁用内部反馈

对于低压电源应用，输出放大器的最小增益与其 IVR 和输出电压摆幅有关。在图 2-7 中，电源电压降至 +2.7V。输出放大器的 IVR 测出值为 0V 至 VSA−1.5V，如图 2-7 所示。对于 10kΩ 负载，测得的输出电压摆幅为 0.1V 至 +2.6V，如图所示。因此，计算得出的最小增益为 2.08。为了获得理想性能，应针对此应用调节输出放大器，使最小增益为 2.4。通常，这只是电压较低时的一个因素，但很容易针对每个单独的应用进行检查。

GUID-9593538F-C75B-490E-B951-C695D14A6282-low.gif图 2-7 低压电源时的输出放大器最小增益