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

5.1 桥式传感器

图 5-1所示为典型的桥式压力传感器。对于给定的电桥激励电压 (VEXC)，电桥的输出电压 (VP − VN) 是与施加到传感器的压力成正比的电压。

GUID-97DA1715-AA87-4772-B9B7-63135748F444-low.gif图 5-1 典型桥式传感器

跨度是在相对于电桥激励 (VBR+ − VBR−) 的满量程压力输入下 VP − VN 的比例因子。跨度也称为 FSO（满量程输出）、FSS（满量程灵敏度）、灵敏度或增益。例如，电桥激励电压为 5V 时，2mV/V 的 FSS 意味着满量程压力下的电桥输出将为 10mV。

失调电压（也称为零点）是施加零压力时电桥的输出 (VP − VN)。通常，对于给定的激励电压，桥式传感器的零点可能等于或大于其 FSS。图 5-2 以图形方式展示了跨度和失调电压的定义。

GUID-F755060E-2459-4627-9E86-0E96D69B3C83-low.gif图 5-2 跨度和失调电压示例

理想的传感器具有如图 5-3 所示的随温度变化的跨度和失调电压曲线。真实的传感器具有随温度变化的跨度和失调电压变化。跨度和失调电压均具有 +25°C 下的变化、不同温度下的线性变化以及不同温度下的非线性变化。图 5-4 和图 5-5 展示了具有二阶非线性度的桥式传感器在不同温度下的跨度和失调电压变化。TC1 系数表示随温度变化的线性变化，TC2 表示随温度变化的二阶变化。

GUID-2B8F4231-EAE6-40C7-9686-520D72E6CFD5-low.gif图 5-3 理想跨度和失调电压与温度间的关系
GUID-91C2D009-C03F-46F3-A4A9-E1BDC2A9D1E7-low.gif图 5-4 在整个温度内非线性对桥式传感器跨度的影响
GUID-5757ACB5-032D-4E86-9532-3C10A36F51EA-low.gif图 5-5 在整个温度内非线性对桥式传感器失调电压的影响

许多桥式传感器都在施加压力时具有非线性输出。图 5-6 展示了施加压力时正负非线性桥式传感器输出的非理想曲线。PGA309 在整个温度范围内为跨度和失调电压提供校准，并具有专用的线性化电路，可对输出与施加的压力不呈线性关系的多类桥式传感器进行线性化。

GUID-97E17A5A-A203-4B45-A47B-ED3EC2491F62-low.gif图 5-6 施加压力时正负非线性桥式传感器输出的非理想曲线