Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

всё о микросхемах / Микросхемы для АЦП и мультимедиа

.pdf
Источник:
Скачиваний:
265
Добавлен:
07.01.2022
Размер:
20.04 Mб
Скачать

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

AD1B60

и трехпроводной синхронный порт, через который можно только считывать результат измерения из AD1B60 со скоростью до 5 Мбит/с.

AD1B60 имеет схему контроля напряжений питания (brownout detector) и схему сторожевого таймера (watchdog circuit). Если какое-либо из напряжений питания упадет ниже порогового значения, или если внутренний микропроцессор AD1B60 вовремя не перекинет сторожевой таймер, то будет сгенерирован вых одной сигнал сброса (RESETO).

ОПИСАНИЕ ПАРАМЕТРОВ KОНФИГУРАЦИИ

АДРЕС AD1B60

В режиме адресного обмена (ACM = 1) можно подсоединить к одному порту обмена кластер, содержащий до 32-х AD1B60. Kаждый AD1B60 в кластере должен иметь свой адрес от 0 до 31 (от 0 до 1F Hex).

Kогда AD1B60 сбрасывается при PMODE = 1, адрес считывается с входов R/ADD4...0. Более подробную информацию по использованию выводов AD1B60 можно найти в Òàáë. I.

ИЗМЕНЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ KОНФИГУРАЦИИ

Можно установить следующие параметры конфигурации AD1B60:

Адрес AD1B60

Скорость передачи через асинхронный порт

Входной канал

Входной диапазон

Время интегрирования

Режим вычисления KХП

Тип подключения РТД (3-х или 4-х проводная схема)

Âзависимости от параметра, можно изменить его значение следующими способами:

Выполнить (т.е. послать в AD1B60) команду изменения значений в ЭСППЗУ.

Подать соответствующие логические уровни на соответствующие входы AD1B60 при включении питания/сбросе.

Выполнить команду изменения значений в ОЗУ.

Значения параметров конфигурации по умолчанию, заложенн ые при изготовлении AD1B60, приведены в Òàáë. II.

Если значения по умолчанию адреса AD1B60 и скорости передачи не соответствуют конкретным требованиям, то следует уста новить PMODE = 1 и нужные значения адреса и скорости передачи на соответствующих входах AD1B60 и произвести сброс, в этом случа е нужные значения запишутся в ОЗУ и будут определять текущу ю конфигурацию. Используя команды AD1B60, можно изменить значения по умолчанию в ЭСППЗУ, а затем снова включить питание (или сбросить) AD1B60 при PMODE = 0 или 1, чтобы использовать новые значения по умолчанию из ЭСППЗУ.

В следующих пунктах описываются параметры конфигурации . В пункте ”Набор команд” описаны команды изменения парамет ров конфигурации, а также другие управляющие команды.

Таблица II. Параметры конфигурации и их значения по умолчанию, заложенные при изготовлении AD1B60

Параметр

Значение по умолчанию,

Подробнее см.:

заложенное при изготовлении

 

 

Адрес AD1B60

0

Òàáë. I

 

 

 

Скорость передачи

9600 áîä

Òàáë. VII

 

 

 

Kàíàë

0

Ðèñ. 5

 

 

 

Входной диапазон

Термопара типа J

Òàáë. III

 

 

 

Время интегрирования

100 ìñ

Òàáë. IV

 

 

 

Режим KХП

Прямое подключение термистора

Òàáë. V

 

 

 

Схема подключения РТД

3-х проводная

Ðèñ. 6

 

 

 

Kогда AD1B60 сбрасывается при PMODE = 0, адрес считывается из ЭСППЗУ. Можно изменить значение адреса по умолчанию, хранящееся в ЭСППЗУ, при помощи команды WR_EPM_PARS.

СKОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ

Можно установить одну из следующих скоростей передачи че рез асинхронный порт AD1B60: 2400, 4800, 9600 (значение по умолчанию, заложенное при изготовлении) или 19200 бод.

Kогда AD1B60 сбрасывается при PMODE = 0, параметр скорости передачи считывается из ЭСППЗУ. Можно изменить значение скорости передачи по умолчанию, хранящееся в ЭСППЗУ, при помощи команды WR_EPM_PARS.

Kогда AD1B60 сбрасывается при PMODE = 1, параметр скорости передачи считывается с входов CH/BR0...1.

ВХОДНОЙ KАНАЛ

Хотя AD1B60 оптимизирован для одноканальных применений, можно одновременно использовать до пяти каналов одного AD1B60. Перед каждым преобразованием AD1B60 проверяет выбор входного канала. Отметим, что выбор входных диапазонов дл я работы с РТД или диапазонов напряжений ±10 В или ±5 В также определяет и входной канал(ы), так как датчик в этом случае подсоединяется к AD1B60 однозначно (см. Ðèñ. 10, 14).

Если при включении питания/сбросе PMODE = 1, выбирается канал 0. При работе с термопарами или с напряжениями низкого уров ня можно выбрать один из 4-х входных каналов при помощи команд ы SEL_CH (изменяет только текущую конфигурацию, в ЭСППЗУ ничего не меняется). Следует проверять номер канала в байте ADSTAT, который передается вместе с результатом измерения, чтобы быть уверенным, что это измерение относится к правильному кана лу. После переключения канала следует также проверять флаг ”Правильность данных” байта ADSTAT. Может оказаться, что при переключении каналов при том же входном диапазоне нужно б удет ждать до двух циклов интегрирования, прежде чем начнут по ступать правильные данные. Более подробная информация о команде SEL_CH – см. пункт ”Набор команд”.

Если при сбросе AD1B60 PMODE = 0, входной канал определяется значениями на входах CH/BR0...1.

ВХОДНЫЕ ДИАПАЗОНЫ

 Òàáë. III перечислены входные диапазоны, поддерживаемые AD1B60.

Если стандартные входные диапазоны (имеющие номера от 00 до 12 Hex) не удовлетворяют конкретным требованиям, то можно записать в ЭСППЗУ AD1B60 два дополнительных пользовательских диапазона, параметры которых задаются самим прикладным разработчиком. Эти пользовательские диапазоны легко соз даются при помощи специальной программы. В следующих пунктах приведена более подробная информация о загрузке этих вхо дных диапазонов. Kогда AD1B60 сбрасывается с PMODE = 0, то номер входного диапазона определяется уровнями на входах R/ADD4...0.

240

Публикуется с разрешения

 

фирмы Analog Devices

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

AD1B60

Таблица III. Входные диапазоны

Входной диапазон

Kод диапазона (Hex)

 

 

±10 ìÂ

00

±20 ìÂ

01

±50 ìÂ

02

±100 ìÂ

03

±200 ìÂ

04

±500 ìÂ

05

±1 Â

06

±2 Â

07

±5 Â (âõîä ATTEN)

08

±10 Â (âõîä ATTEN)

09

Термопара типа J, 0...760°C

0A*

Термопара типа K, 0...1000°C

0B

Термопара типа T, –100...+400°C

0C

Термопара типа E, 0...1000°C

0D

Термопара типа R, 500...1750°C

0E

Термопара типа S, 500...1750°C

0F

Термопара типа B, 500...1800°C

10

Платиновый РТД, 100 Ом, α = 0.00385, –200...+800°C

11

Платиновый РТД, 100 Ом, α = 0.00392, –200...+800°C

12

Не используется

îò 13 äî 1D

Пользовательский диапазон #1

1E

Пользовательский диапазон #2

1F

Примечание: * – Значение по умолчанию, заложенное при изготовлении

Kогда AD1B60 сбрасывается при PMODE = 1, то номер входного диапазона считывается из ЭСППЗУ. Чтобы изменить номер диапазона, хранящийся в ЭСППЗУ, следует выполнить команду WR_EPM_PARS. Можно также изменить входной диапазон при помощи команды WR_RAM_PARS. Эта команда изменяет текущий код диапазона (и другие параметры конфигурации) в ОЗУ, не меняя значений в ЭСППЗУ. При помощи команды RD_RAM_PARS можно считать текущую конфигурацию.

Одновременно можно использовать только один входной диа пазон. При переключении диапазона может оказаться, что нужно буд ет ждать до 13-и времен интегрирования, прежде чем начнут поступать правильные данные (на это указывает флаг ”Правильность данных” в байте ADSTAT). Следовательно, изменять входной диапазон рекомендуется лишь в системах с очень ма лой частотой сигналов.

ЗАГРУЗKА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСKИХ ВХОДНЫХ ДИАПАЗОНОВ

В любой момент в ЭСППЗУ AD1B60 можно загрузить два дополнительных пользовательских диапазона. Такой диапазон обычно создается самим пользователем, чтобы работать с датчиком или входным сигналом, который не вписывается в стандартный набор собственных диапазонов AD1B60, или чтобы иметь такой диапазон, который в некотором смысле будет оптимизировать выходные данные для упрощения дальнейши х вычислений или для каких-либо других целей.

Диапазоны можно легко создать при помощи программы ”Генератор пользовательских диапазонов AD1B60” для IBM PC, работающей в среде Windows. Все программное обеспечение AD1B60 поставляется бесплатно вместе с тестовой платой.

Пользовательский входной диапазон загружается в ЭСППЗУ при помощи команды LOAD_RNG. Чтобы записать в ЭСППЗУ весь входной диапазон, следует выполнить команду LOAD_RNG восемь раз. Подробно об этой команде см. ”Набор команд”.

СЧИТЫВАНИЕ ЗАГРУЖЕННЫХ РАНЕЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСKИХ ВХОДНЫХ ДИАПАЗОНОВ

Чтобы проверить правильность загрузки пользовательског о входного диапазона, следует использовать команду GET_RNG. Эту команду следует выполнить 8 раз, чтобы считать весь входно й диапазон из ЭСППЗУ.

ВРЕМЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ

Время интегрирования в АЦП AD1B60 устанавливается программно. Выбор времени интегрирования и входного диап азона

влияют на общую производительность AD1B60 (число измерений в с). В Òàáë. IV приведены времена интегрирования, которые можно установить, диапазон соответствующих им значений производительности, а также сетевая частота (50 Гц, 60 Гц, или и та, и другая), которая имеет большой коэффициент ослабления нормальной составляющей. Производительность максимальна для потенциальных диапазонов. Для термопар т ипа K требуется большой объем вычислений для линеаризации и компенсации, поэтому скорость измерения при этом диапазо не минимальна по сравнению с остальными стандартными диапазонами AD1B60.

Таблица IV. Времена интегрирования

Время

Число

Высокие значения

Áèòû B2...B0

интегрирования

измерений в

подавления помехи

байта AUX

(ìñ)

секунду

нормального вида

 

 

 

 

 

200

2.5

50 Ãö, 60 Ãö

000

100*

5*

50 Ãö, 60 Ãö

001*

60

8.3

50 Ãö

010

50

9.9

60 Ãö

011

40

12.3

50 Ãö

100

33.3

14.8

60 Ãö

101

5

44...87.5††

 

110

2

48...100††

 

111

Примечания:

* – Значение по умолчанию, заложенное при изготовлении

– Термопара типа K с режимом KХП “Термистор” (режим 00)

††– Диапазон напряжений с отключенной KХП (режим 11)

Установка времени интегрирования, равного целому числу периодов сетевой частоты, дает большой коэффициент ослаб ления нормальной составляющей на сетевой частоте. Минимальные времена интегрирования, обладающие таким свойством для ч астот 50 Гц и 60 Гц, равны соответственно 40 мс и 33.3 мс; каждое из них равно двум периодам сетевой частоты. Время интегрировани я по умолчанию, заложенное при изготовлении, равно 100 мс — целое кратное периода сетевой частоты для обеих сетевых частот.

Параметр времени интегрирования по умолчанию, хранящийс я в ЭСППЗУ, можно изменить при помощи команды WR_EPM_PARS. При помощи команды WR_RAM_PARS можно изменить текущее время интегрирования, не меняя значения в ЭСППЗУ. Считать

параметры текущей конфигурации можно при помощи команды 2 RD_RAM_PARS.

РЕЖИМ KХП

AD1B60 имеет 4 режима KХП для термопарных диапазонов, см. Табл. V. Параметр режима KХП по умолчанию, записанный в ЭСППЗУ, можно изменить при помощи команды WR_EPM_PARS.

При помощи команды WR_RAM_PARS можно изменить текущий режим KХП, не меняя значения по умолчанию в ЭСППЗУ. Считывание текущего параметра режима KХП из ОЗУ производи тся командой RD_RAM_PARS. Чтобы считать из ОЗУ текущее значение температуры, используемое для KХП, следует выполнить кома нду RD_CJC.

ТИП СХЕМЫ ПОДKЛЮЧЕНИЯ РТД

AD1B60 предусматривает подключение РТД как по 3-х проводной, так и по 4-х проводной схеме (см. Ðèñ. 10, 11 è 12); по умолчанию принимается 3-х проводная конфигурация.

Хранящееся в ЭСППЗУ значение по умолчанию параметра конфигурации РТД можно изменить при помощи команды WR_EPM_PARS.

Текущий параметр конфигурации РТД можно изменить при помощи команды WR_RAM_PARS, не меняя при этом значение по умолчанию в ЭСППЗУ. Считать текущую конфигурацию из ОЗУ можно при помощи команды RD_RAM_PARS.

Публикуется с разрешения

241

фирмы Analog Devices

 

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

 

AD1B60

Òàáë. V.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип датчика

 

Ток возбуждения

Диапазон температур

 

Kод байта

Описание режима KХП

 

AUX

KÕÏ

KÕÏ

холодного спая

 

 

 

Áèòû B6,B5

 

 

 

 

 

Термистор*

Прямое подключение термистора 10K3A1, производитель — фирма Bet atherm.

Включен

–25...+70°Ñ

 

00*

При +25°С этот термистор имеет R = 10 кОм, α = –4.4%/°C, β = 3892

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На вход подключается внешний датчик с температурным коэф фициентом 1 мВ/K. Этот

 

 

 

 

1 ìÂ/K

режим позволяет использовать кремниевые датчики, такие к ак AD592 с резистором 1 кОм

Отключен

–25...+85°Ñ

 

01

 

(ñì. Ðèñ. 9).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Загрузка

Значение температуры холодного перехода, получаемое изв не каким-либо образом вне

Отключен

–25...+85°Ñ

 

10

AD1B60, загружается в AD1B60 через асинхронный порт при помощи кома нды WR_CJC.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диапазон температур

 

 

KÕÏ íå

AD1B60 не выполняет никаких вычислений для KХП. На входе устана вливается аналоговая

 

определяется пользователем;

 

цепь KХП,например, AC1226, выпускаемый Analog Devices. Этот тип датчика дол жен быть

Отключен

должен быть

 

11

вычисляется

 

конфигурирован для работы с конкретным типом термопары.

 

в пределах дипазона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–25...+85°Ñ

 

 

Примечание: * – Значение по умолчанию, заложенное при изготовлении

ТАKТИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ХОДОМ

 

ИЗМЕРЕНИЙ

 

 

 

При нормальной работе на вход CC ”Непрерывные

преобразования” подан высокий уровень, и AD1B60 выполняет

непрерывные преобразования, чередуя преобразования сиг нала и

фоновые преобразования (для автоматической установки на ноль,

äëÿ KÕÏ, è ò.ä.), ñì. Ðèñ. 2a.

 

 

 

 

Рис. 2a. Непрерывные преобразования

 

CC

Преобразования выполняются

Преобразования

 

 

 

 

прекращаются

 

 

непрерывно пока CC = "1"

 

 

ïðè CC = "0"

 

 

 

 

 

RDY

Интегри-

 

Схема готова к началу

рование

 

преобразования при

 

сигнала

 

переходе CC в "1"

 

Вычисление

 

 

 

 

результата

 

 

 

STATUS

 

 

 

 

 

При переходе в "0"

Переход RDY в "1"

A2203Z01

 

 

 

данные готовы и могут быть

указывает на поступление

 

считаны из асинхронного порта

новых данных в синхронный порт

Сигнал RDY и флаг готовности в байте ADSTAT равны 1, когда AD1B60 интегрирует входной сигнал. Сигнал STATUS и флаг статуса в байте ADSTAT равны 1, когда AD1B60 обрабатывает результат интегрирования сигнала и вычисляет окончательный резул ьтат. Переключение STATUS в 0 говорит о готовности данных для считывания через асинхронный порт. Kогда RDY снова переключается в 1 (следующее интегрирование сигнала), это также говорит и о наличии результата предыдущего измерения в синхронном выходном порту.

Kогда CC = 0, преобразования входного сигнала остановлены. Переключение CC в 1 запускает цикл измерения сигнала. Это позволяет синхронизовать измерения с какими–либо внешн ими событиями, или синхронизовать несколько AD1B60 (см. Ðèñ. 2b).

Если обмен данными с AD1B60 ведется через асинхронный порт, то время, затрачиваемое на обмен данными, может привести к увеличению задержки между сигналом старта цикла измерен ия и преобразованием сигнала.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ ПОРТЫ СВЯЗИ

 

АСИНХРОННЫЙ ПОРТ СВЯЗИ

 

 

Асинхронный порт связи — это двухпроводной полудуплексн ый

входной/выходной порт. Асинхронный порт можно подсоединить

или непосредственно к системе с логическими уровнями +5 В, и ли

через внешнюю схему преобразования уровней для согласования с

 

 

Рис. 2b. Синхронизирование преобразований

 

 

Преобразование не начнется

 

 

CC

 

до перехода CC в "1"

 

 

 

 

 

 

RDY

 

Задержка

Новые данные

 

 

итегрирования

поступили

 

 

 

в синхронный порт

 

 

Итегрирование

 

 

 

 

сигнала

Новые данные

 

 

 

STATUS переключается в "1" до того

поступили

 

 

 

в асинхронный порт

STATUS

как RDY переключится в "0"

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление

A2203Z02

 

 

результата

 

такими стандартами передачи по линиям связи, как RS-232 и

RS-422. В пункте ”Набор команд” перечислены команды, которые

воспринимает AD1B60.

 

 

Асинхронный порт работает со скоростями передачи 2400, 4800, 9600 или 19200 бод, используется 8 бит данных, без контроля четности, 1 “стоповый” бит. Байты передаются начиная с младшего бита. В режиме адресного обмена (ACM) асинхронный порт поддерживает адресацию AD1B60 и контроль ошибок при помощи циклических кодов с избыточностью. Адресация позволяет подключать к одной линии связи кластер, содержащий до 32 AD1B60 (см. Ðèñ. 3). Циклические коды с избыточностью (CRC – Cyclic Redundancy Codes) повышают надежность передачи данных в условиях высокого уровня шумов. В качестве порождающего полинома используется CRC-16 (x16 + x15 + x2 +1).

Режим ACM активен, когда на вывод ACM подан ВЫСОКИЙ уровень. Kогда режим ACM активен, команды AD1B60 должны сопровождаться адресным байтом и двумя контрольными бай тами CRC. В свою очередь, AD1B60 включает адресный байт и байты CRC в свой ответ на команду. Подробно формат адреса и байтов CRC рассмотрен в пункте ”Параметры команд”. Адрес и параметр скорости передачи считываются при сбросе AD1B60 из ЭСППЗУ или с ножек AD1B60, что определяется входным сигналом PMODE.

242

Публикуется с разрешения

 

фирмы Analog Devices

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

AD1B60

Рис. 3. Подключение кластера из нескольких AD1B60 к

 

 

линии связи

 

 

RxD

5

от процессора

 

 

AD1B60

 

 

TxD

6

 

 

 

 

 

RxD

5

 

AD1B60

 

1

 

6

TxD

 

 

 

к процессору

 

 

 

 

RxD

5

 

AD1B60

 

 

TxD

6

 

 

 

A2203P01

 

 

 

Если при сбросе PMODE = 0, то адрес AD1B60 и скорость передачи через асинхронный порт считываются из ЭСППЗУ, а входной диапазон и канал считываются с ножек R/ADD и CH/BR. Если при сбросе PMODE = 1, то с этих ножек считываются адрес и скорость передачи, входной диапазон считывается из ЭСППЗУ, и устанавливается канал 0.

Если вы хотите использовать AD1B60 с адресом и/или скоростью передачи, отличающимися от заложенных в ЭСППЗУ значений, то следует сбросить AD1B60 при PMODE = 1 и установленных на ножках R/ADD и CH/BR нужных значениях адреса и/или скорости передачи. Затем можно загрузить желаемые значения адреса и скорости передачи в ЭСППЗУ, чтобы освободить входы R/ADD и CH/BR с целью их использования для задания входного диапазон а и канала.

Если AD1B60 получит сообщение с неправильным адресом, кодом команды или CRC, то он не будет отвечать на это сообщение. Главный процессор может использовать тайм-аут, чтобы зафиксировать отсутствие ответа от AD1B60. Если процессор фиксирует ошибку AD1B60 будь то неправильный ответ или отсутствие ответа — он может выдать команду Break ”Прерывание” и еще раз послать эту же команду.

AD1B60 фиксирует команды Break, что позволяет восстанавливаться после сбоев связи. AD1B60 распознает Break, когда получает символ с нулем (пробелом) в том месте, где должен быть стоповый бит. После этого AD1B60 сбрасывает все процессы обмена и переходит в состояние готовности для приема след ующей команды. Все AD1B60 на линии распознают команду Break.

Асинхронный обмен с AD1B60 является полудуплексным. Если символ посылается в AD1B60 в то время, когда AD1B60 передает что-либо, то AD1B60 проигнорирует этот символ и будет продолжать передачу. После завершения передачи AD1B60 готов принимать следующий символ.

СИНХРОННЫЙ ВЫХОДНОЙ ПОРТ

Синхронный порт — это 3-х проводной порт для вывода данных (результата измерения). Он независим от асинхронного порта, и при желании можно одновременно обращаться к обоим портам .

Используя входы CS (выбор кристалла), CLK (входной тактовый сигнал) и линию DATA (выход данных) AD1B60 можно считывать данные со скоростью до 5 Мбит/с (см. Ðèñ. 4). Kогда RDY переключается в 1 в начале цикла измерения, СЗР (старший би т) слова данных (последнего результата измерения) выводится на линию DATA (см. Ðèñ. 2a è 2b). Переключение CS в 0 ”замораживает” данные в буфере синхронного порта. Пока CS = 0, результаты следующих измерений не будут перенесены в буфер синхронного порта. При помощи 15-ти тактовых импульсов CLK считываются остальные биты слова из буфера синхронного п орта. Последующие импульсы CLK (после этих 15-ти) будут считывать те же самые биты данных из этого кольцевого буфера.

Рис.4. Чтение данных через синхронный порт

RDY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минимальная

 

 

CS

 

 

 

 

длительность

 

 

 

 

 

 

импульса CS

 

 

 

 

 

15 тактовых импульсов

 

 

 

CLK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задержка*

 

 

 

 

 

Данные

áèò

áèò

áèò

áèò

áèò

áèò

áèò

áèò

15

14

13

2

1

0

15

15

 

A2203Z03

ÑÇÐ

 

 

 

 

ÌÇÐ

ýòî-æå

следующее

 

(первый)

 

 

 

 

(последний)

слово

слово

После того как считаны все 16 бит, следует переключить CS в 1, а затем обратно в 0, чтобы считать в буфер следующее слово. ВЫСОКИЙ уровень на входе CS должен быть установлен в течение как минимум 400 мкс, чтобы буфер данных успел полностью обновиться. Синхронный порт передает результат только в виде целого числа, в 16-разрядном двоичном формате (дополнительн ый до 2-х или смещенный двоичный код, в зависимости от входного диапазона, см. Табл. VI).

Если вы не будете использовать синхронный выходной порт, то следует заземлить входы CS и CLK, чтобы снизить ”цифровой” шум .

Таблица VI. Формат данных, когда результат (в целом формате) считывается через синхронный порт

Потенциальные диапазоны

Температурные диапазоны

 

 

 

(дополнительный до 2-х, в

(смещенный двоичный код, в

 

 

 

шестнадцатиричной записи)

 

шестнадцатиричной записи)

 

 

 

Верхний конец шкалы

7FFF

Верхний конец шкалы

FFFF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Íîëü

0000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Íîëü – 1 ÌÇÐ

FFFF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний конец шкалы

8000

Нижний конец шкалы

0000

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

ПАРАМЕТРЫ KОМАНД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом пункте описываются параметры команд AD1B60; сами команды рассмотрены в следующем пункте. Все величины в <угловых скобках> и в [квадратных скобках] являются 8-битными байтами; величины в [квадратных скобках] используются тол ько тогда, когда активен режим ACM. Числа, за которыми следует H, записаны в шестнадцатиричном коде (Hex).

[Addr] — это адрес AD1B60. Он необходим в команде (и, в свою очередь, AD1B60 вставляет его в ответ на команду) только при активном режиме ACM. Байт [addr] принимает значения от 00H до 1FH (0...31 десятичное). Значение по умолчанию, заложенное при изготовлении, равно 00H. Байт <ADSTAT>, подробно представленный на Ðèñ. 5, представляет статус AD1B60. ADSTAT принимает значения от 00H до FFH. ADSTAT содержит флаг правильности данных и биты номера канала, которые следует проверять при каждом чтении результата измерения.

Байт <Aux>, подробно представленный на Ðèñ. 6, содержит следующие параметры конфигурации: тип подключения РТД, режим KХП и время интегрирования. <Aux> принимает значения от 00H до FFH и может быть считан при помощи команды RD_RAM_PARS.

<Baud> — код скорости передачи через асинхронный порт. В Табл. VII перечислены допустимые коды и соответствующие им скорости передачи.

Публикуется с разрешения

243

фирмы Analog Devices

 

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

 

 

 

 

 

AD1B60

 

 

 

 

 

Ðèñ. 5. Áàéò <ADSTAT>

 

 

 

 

 

 

 

Ðèñ. 6. Áàéò AUX

 

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

Выбор канала (для термопарных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измерений или для измерения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

малых напряжений)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111 = 2 ìñ

 

 

 

 

 

 

 

 

11 = канал 3

 

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

Время

 

 

 

 

 

 

 

 

10 = канал 2

 

110 = 5 ìñ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

интегрирования:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

01 = канал 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101 = 33.3 ìñ

 

 

 

 

 

 

не используется

00 = канал 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100 = 40 ìñ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

011 = 50 ìñ

 

 

 

 

 

Флаг достоверности данных: 1 = достоверные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

010 = 60 ìñ

 

 

 

 

 

 

 

 

0 = недостоверные

 

 

 

 

 

не используется

 

001 = 100 ìñ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

000 = 200 ìñ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Флаг статуса: 1 = идет обработка результата

 

 

 

 

Режим КХП (CJC): 11 = КХП не выполняется

 

 

 

 

 

 

 

 

0 = данные готовы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 = загрузка извне значения T°C для КХП

 

 

 

Флаг готовности:

1 = идет интегрирование сигнала

 

 

 

 

 

 

 

 

01 = датчик 1 мВ/К

 

 

 

 

 

 

 

 

0 = выполняется фоновое интегрирование

 

 

 

 

 

 

 

00 = термистор

 

 

 

Флаг калибровки:

1 = идет калибровка

 

 

 

Схема подключения РТД (RTD):

1 = 4-х проводная

A2203P03

 

 

 

 

 

 

0 = калибровка не выполняется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 = 3-х проводная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Флаг переполнения: 1 = переполнение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 = переполнения нет

 

A2203P02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<C0>...<C3> — четыре байта, представляющие значение

НАБОР KОМАНД

 

 

 

 

температуры дляKХП, выраженное в градусах Цельсия, в форма те

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANSI/IEEE 754 с плавающейточкой однократной точности. Значение

Kоманды AD1B60, подаваемые через асинхронный порт, позволяют

может быть в диапазоне от –25°С до +85°С. Например, +25°С в этом

конфигурировать AD1B60, считывать результат измерения и

формате выражается как 41 С8 00 00 (Hex). <C0> содержит

статусную информацию, а также калибровать входные диапаз оны.

младший байт мантиссы, в этом примере это 00H; <C3> содержит

В этом пункте детально описаны все команды.

 

знаковый бит и 7 старших разрядов экспоненты, в данном прим ере

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ýòî 41H.

 

 

 

 

 

 

 

 

KОМАНДЫ KОНФИГУРИРОВАНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[CRC1] и [CRC2] представляют число для контроля ошибок по

RD_RAM_PARS (ReaD PARameterS from RAM)

 

CRC-16 (циклический код с избыточностью). Эти байты необходимы

Считыват текущие значения параметров конфигурации из ОЗ .У

в команде, и, в свою очередь, AD1B60 вставляет их в свой ответ на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

команду, только при активном режиме ACM. [CRC1] — это младший

Формат команды: [addr]<02H>[CRC1][CRC2]

 

байт, [CRC2] — старший.

 

 

 

Формат ответа: [addr]<02H><range><aux>[CRC1][CRC2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<Device_addr> — это новый адрес AD1B60 по умолчанию, который

WR_RAM_PARS (WRite PARameterS to RAM)

 

должен заменить прежний адрес AD1B60, хранящийся в ЭСППЗУ.

 

<Device_addr> может принимать значения от 00H до 1FH (0...31

Записывает новые значения параметров конфигурации в ОЗУ. Эти

десятичное).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значения начинают действовать немедленно и не изменяют

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<D0>...<D7> — это 8-байтный сегмент массива, описывающего

значений по умолчанию, которые хранятся в ЭСППЗУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пользовательский

 

входной

диапазон,

который

Формат команды: [addr]<04H><range><aux>[CRC1][CRC2]

записывается/считывается из ЭСППЗУ. <D0> — это младший байт,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<D7> — старший байт.

 

 

 

 

Формат ответа: [addr]<04H>[CRC1][CRC2]

 

<F0>...<F3> — четыре байта, представляющие результат в стандартном формате IEEE 754 с плавающей точкой. Более подробно этот формат описан выше, в описании байтов <C0> — <C3>.

<INT_LO> и <INT_HI> — это соответственно 8 младших и 8 старших разрядов 16-разрядного целого представления данных. Прини мают значения от 00H до FFH; формат данных приведен в Табл. VI.

<Range> — код входного диапазона. Допустимые коды входного диапазона перечислены в Табл. III. Текущий диапазон можно считать при помощи команды RD_RAM_PARS.

<Range_addr> — это адрес в ЭСППЗУ 8-байтного сегмента 64-байтного массива, описывающего пользовательский входно й диапазон. Значения <Range_addr> от 00H до 07H соответствуют восьми 8-байтным сегментам 1-го пользовательского диапазо на (код диапазона 1EH); значения <Range_addr> от 08H до 0FH соответствуют восьми 8–байтным сегментам 2–ого пользовательского диапазона (код диапазона 1FH);

Таблица VII. Kоды скорости передачи

Скорость передачи, бод

Áàéò <baud> (Hex)

2400

00

4800

01

9600*

02*

19200

03

Примечание: * – значение по умолчанию, заложенное при изготовлении

244

WR_EPM_PARS (WRite PARameterS to Erasable — Programmable Memory)

Записывает новые значения параметров конфигурации в ЭСП ПЗУ. Эти значения не изменяют текущих выбранных параметров в О ЗУ, и начинают действовать только после включения питания/сбр оса AD1B60.

Формат команды: [addr]<05H><range><aux> <device-addr><baud>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<05H>[CRC1][CRC2]

GET_RNG (GET RaNGe)

Считывает из ЭСППЗУ 8-байтный сегмент пользовательского входного диапазона. См. описание команды LOAD_RNG далее.

Формат команды: [addr]<07H><range-addr>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<07H><D0><D1><D2><D3><D4><D5> <D6><D7>[CRC1][CRC2]

LOAD_RNG (LOAD RaNGe)

Записывает в ЭСППЗУ 8–байтный сегмент пользовательского входного диапазона. Чтобы записать/считать весь 64–байтны й массив, описывающий пользовательский входной диапазон, необходимо выполнить команду LOAD_RNG или GET_RNG 8 раз.

Публикуется с разрешения фирмы Analog Devices

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

AD1B60

Kаждый раз байт <range-addr> должен увеличиваться на 1, чтобы адресовать следующий сегмент.

Формат команды: [addr]<08H><range-addr><D0><D1><D2><D3> <D4>D5><D6><D7>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<08H>[CRC1][CRC2]

RD_CJC (ReaD CJC temperature)

Считывает из ОЗУ текущее значение температуры для KХП, выраженное в градусах °С. Это значение или было получено п ри измерении термистором или датчиком 1 мВ/K, или же было ранее записано командой WR_CJC.

Формат команды: [addr]<03H>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<03H><C0><C1><C2><C3>[CRC1][CRC2]

WR_CJC (WRite CJC temperature)

Записывает в ОЗУ текущее значение температуры для KХП, выраженное в градусах С, полученное каким-либо образом вн е AD1B60. Используется только в режиме KХП ”Внешняя загрузка” (режим 10).

Формат команды: [addr]<06H><C0><C1><C2><C3>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<06H>[CRC1][CRC2]

SEL_CH (SELect CHannel)

Выбирает входной канал AD1B60 и записывает адрес канала в ОЗУ. Эта команда не имеет значения если PMODE = 0 или если установлен входной диапазон для работы с РТД или с напряжениями ±5 В или ±10 В — в этих случаях нужный канал устанавливается автоматически.

Формат команды: [addr]<0AH><chan>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<0AH><chan>[CRC1][CRC2]

KОМАНДЫ ЧТЕНИЯ ДАННЫХ

Набор команд AD1B60 включает следующие команды чтения данных:

RD_INTDATA (ReaD INTeger DATA)

Считывает результат измерения в 16-разрядном целом формате (см. Табл. VI), а также статусный байт.

Формат команды: [addr]<00H>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<00H><INT_LO><INT_HI><ADSTAT>[CRC1][CRC2]

RD_FPDATA (ReaD Floating Point DATA)

Считывает результат измерения в формате IEEE 754 с плавающей точкой, выраженный в физических единицах, а также статусн ый байт.

Формат команды: [addr]<01H>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<01H><F0><F1><F2><F3><ADSTAT>[CRC1][CRC2]

KОМАНДА KАЛИБРОВKИ

CAL (CALibrate)

Запускает калибровку при установленных параметрах. Подробнее — см. пункт ”Kалибровка”.

Формат команды: [addr]<09H><09H>[CRC1][CRC2]

Формат ответа: [addr]<09H><09H>[CRC1][CRC2]

KАЛИБРОВKА

При изготовлении AD1B60 калибруется со своим внутренним опорным напряжением. При желании можно также калибровать AD1B60 и непосредственно в схеме. Следует обязательно калибровать AD1B60, если используется внешний источник опорного напряжения.

Kалибровка AD1B60 требует прецизионного источника опорного сигнала (опорный сигнал — это или точное напряжение, подаваемое на один из входов AD1B60, или точное сопротивление, включаемое между входами AD1B60 для имитации термопары или РТД; опорные сигналы перчислены в Òàáë. VIII) для различных входных диапазонов. Точность AD1B60 зависит от точности этого опорного сигнала при калибровке. Чтобы добиться наилучши х характеристик, следует калибровать AD1B60 при максимальном времени интегрирования — 200 мс.

Отметим, что калибровка некоторых входных диапазонов, так их как термопарные диапазоны, зависит от предыдущей калибровки одного или нескольких диапазонов напряжений. Следовател ьно, чтобы точно откалибровать все входные диапазоны и каналы AD1B60, необходимо выполнить следующие действия на каждом шаге последовательности калибровки:

1. Используя команду WR_RAM_PARS, установить один из перечисленных в Табл. VIII диапазонов. Например, на первом шаге цикла калибровки устанавливается входной диапазон ±2 В.

2.Подать опорный сигнал, соответствующий данному диапазон у (см. Табл. VIII). Например, на 1-м шаге цикла калибровки следует подать напряжение +2.00000 В на канал 0.

3.Считать несколько результатов измерений командами RD_FPDATA или RD_INTDATA, обращая внимание на стабильность результатов. Следует дождаться стабилизации источника опорного сигнала, а также проверить, что флаг правильности данных в байте ADSTAT установлен в 1.

4.Выполнить команду CAL.

5.Дождаться установки флага калибровки в байте ADSTAT в 0.

6. На следующем шаге цикла калибровки следует

повторить

2

действия 1...5. для следующего входного диапазона

и опорного

сигнала из Табл. VIII, и т.д. до конца таблицы.

Отметим что шаги 1...8 из Табл. VIII должны быть выполнены обязательно.

Если в вашей схеме не используется вход аттеньюатора, то м ожно пропустить шаг 9. Если в схеме не используются термопары, то можно пропустить шаг 10. Если в схеме не используется РТД, то можно пропустить шаг 11.

Таблица VIII. Входные диапазоны и опорноые сигналы для каждой итерации (шага) цикла калибровки

Øàã

Входной

Kîä

Опорный

Kанал, на который

диапазон

диапазона

сигнал

подается опорный сигнал

 

 

 

 

 

 

1

±2 Â

07

+2.00000 Â

CH0 îòí. AGND

2

±1 Â

06

+1.00000 Â

CH0 îòí. AGND

3

±500 ìÂ

05

+0.50000 Â

CH0 îòí. AGND

4

±200 ìÂ

04

+0.20000 Â

CH0 îòí. AGND

5

±100 ìÂ

03

+0.10000 Â

CH0 îòí. AGND

6

±50 ìÂ

02

+50.000 ìÂ

CH0 îòí. AGND

7

±20 ìÂ

01

+20.000 ìÂ

CH0 îòí. AGND

8

±10 ìÂ

00

+10.000 ìÂ

CH0 îòí. AGND

9

±10 Â

09

+10.00000 Â

Вход аттеньюатора отн. AGND

10

Термопара

0A

100.000 êÎì

Между ножкой CJC и AGND

òèïà J

 

 

 

 

 

 

 

 

Вместо РТД, включенного

 

Платиновый РТД,

 

 

по 4-х проводной схеме

11

11

250.000 Îì

устанавливается

100 Îì, α = 0.00385

 

 

 

 

опорный резистор

 

 

 

 

250 Îì (ñì. Ðèñ. 10)

Публикуется с разрешения

245

фирмы Analog Devices

 

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

AD1B60

СБРОС AD1B60

AD1B60 генерирует выходной сигнал сброса (RESETO) при включении питания, при нарушении питания (падении какого -либо напряжения питания ниже определенного порога) или при отсутствии импульса от внутренней схемы самоконтроля. В обычной схеме включения RESETO подается на вход сброса (RESETI). Вместо RESETO, или в дополнение к нему, можно использовать внешний сигнал сброса с активным ВЫСОКИМ уровнем. На Ðèñ. 7 показано, как объединить при помощи схемы ИЛИ внутренний и внешний сигналы сброса, чтобы они оба проходили на вход RESETI.

Рис. 7. Схема сброса AD1B60

(объединяющая RESETO и внешний сигнал сброса)

AD1B60

RESETO RESETI

34 4

³1

Внешний сброс

A2203P04

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ

СХЕМЫ ПОДKЛЮЧЕНИЯ ТЕРМОПАР

Íà Ðèñ. 8 приведена типовая схема подключения к AD1B60 одной термопары. В этом примере в качестве датчика KХП используе тся термистор; AD1B60 обеспечивает ток возбуждения для этого датчика. Выход EXCIT можно использовать как источник тока (10 нА ном.) для контроля цепи термопары на отсутствие разрыва.

Рис. 8. Типовая схема подключения одной термопары

 

(датчик KХП — термистор)

 

 

 

25

EXCIT

 

 

 

 

30

 

 

 

 

CH0

 

 

 

 

29

AD1B60

 

Термопара

CH1

 

 

 

 

 

28

 

 

 

CH2

 

 

 

27

 

 

 

CH3

 

 

 

24

 

 

 

CJC

 

Термистор

 

26

 

 

 

 

 

GNDSNS

 

-датчик КХП

 

16

 

 

 

 

 

 

 

AGND

 

 

 

 

 

 

A2203P05

Íà Ðèñ. 9 приведена схема подключения четырех термопар, в

которой в качестве датчика для KХП используется датчик 1 мВ /K.

Все термопарные входы должны иметь общую землю.

Рис. 9. Типовая схема подключения четырех термопар

 

(датчик KХП — AD592)

 

 

 

 

25

EXCIT

 

 

 

30

 

 

 

CH0

 

 

 

29

AD1B60

 

4 термопары

CH1

 

28

 

 

CH2

 

 

27

 

 

CH3

 

1 ìÂ/Ê

24

 

 

Аналоговые

AD592

CJC

26

 

+ 5 Â

1 ê

GNDSNS

 

16

 

 

AGND

 

 

 

 

A2203P06

 

 

 

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫХОДА CJC В KАЧЕСТВЕ ЛОГИЧЕСKОГО

ВЫХОДА

 

 

 

 

Выход CJC обычно используется как аналоговый вход сигнала

датчика KХП при работе с термопарами, или же, если выбран ре жим

KХП ”Термистор”, как выход тока возбуждения (номинальный ток

20 мкА) для датчика KХП. В других режимах KХП этот выход не

задействован (отключен).

 

 

 

Если термопары не используются, то выход CJC может использоваться как логический выход. Особенно полезным э то может быть в системах с изолированным AD1B60, так как создание изолированной управляющей линии при помощи других средс тв было бы дорогостоящим. Если установить резистор 330 кОм межд у выходом CJC и AGND, то можно получить напряжение логического уровня (см. Ðèñ. 11). Можно переключать этот уровень между высоким (примерно +4 В) и низким (AGND) значениями, изменяя режим KХП ”Термистор” (00) на какой–либо другой при помощи команды WR_RAM_PARS.

Рис. 10. Типовая схема подключения РТД

 

 

FORCE+

10 ê

 

 

 

 

25

EXCIT

 

 

 

 

30

 

LR

 

 

CH0

 

 

SENSE+

29

AD1B60

 

 

CH1

 

( только для 4-х проводных РТД )

28

100 Îì

CH2

PT RTD

 

SENSE

27

 

CH3

 

 

 

 

LR

 

FORCE

26

 

 

 

 

 

 

GNDSNS

 

 

 

16

A2203P07

 

AGND

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОДKЛЮЧЕНИЕ РТД

 

 

 

 

Íà Ðèñ. 10 приведена типовая схема 3-х/4-х проводного подключения РТД. Через выход EXCIT подается ток возбуждения 200 мкА для РТД. Для достижения высокой точности измерений сопротивления подводящих проводников должны быть согласованы и не должны превышать 20 Ом для 3-х проводных РТД (40 Ом для 4-х проводных РТД). Резистор 10 кОм, установленный последовательно с источником тока возбуждения, не обязателен, однако он уменьшает рассеиваемую в AD1B60 мощность и, соответственно, ошибки вследствие нагрева AD1B60.

Рис. 11.Типовая схема мультиплексирования двух 3-х

 

 

 

 

проводных РТД

 

 

 

 

 

 

+5B ANA

 

24

CJC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16 9 10 11

33 íÔ

 

 

 

 

 

 

330

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

14

 

ê

 

 

 

 

 

13

 

25

EXCIT

 

 

 

 

FORCE+

10 ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AD1B60

LR

 

LR

2

4053

 

30

 

 

 

15

 

CH0

 

 

 

1

 

100 Îì

100 Îì

SENSE+

 

 

 

PT RTD

PT RTD

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LR

4

 

27

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

SENSE

 

 

 

 

 

LR

16

 

 

 

 

 

 

 

AGND

 

 

 

 

 

 

 

 

LR

 

LR

 

6 7 8

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

GNDSNS

 

 

 

 

FORCE

 

 

 

 

 

 

 

 

A2203P08

LR - сопротивление проводников

 

 

 

Можно включить два РТД через мультиплексор, используя выход

CJC в качестве управляющего сигнала для выбора между ними (с м.

предыдущий пункт). На Ðèñ. 11 è 12 приведены схемы

мультиплексирования 3-х проводных и 4-х проводных РТД. Ðèñ. 12.

типичная схема мультиплексирования двух 4-х проводных РТД

ИЗМЕРЕНИЕ МАЛЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Подключение одного сигнала с напряжением до ±2 В аналогич но подключению термопары, за исключением того, что датчик KХП не требуется. Kогда измеряются 4 сигнала, напряжения которых не превышают ±2 В, все 4 входа должны иметь общую землю, как показано на Ðèñ. 13. Для максимально быстрого отклика AD1B60 при переключении между каналами для всех каналов должен б ыть установлен один и тот же входной диапазон.

ИЗМЕРЕНИЕ БОЛЬШИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Сигналы с высоким уровнем (более ±2 В) должны подаваться на вход аттеньюатора (ATTEN). Внутренний аттеньюатор ослабляет входные сигналы в диапазонах ±5 В и ±10 В в отношении 5:1, после

246

Публикуется с разрешения

 

фирмы Analog Devices

АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ

 

 

 

 

 

AD1B60

 

чего они соответствуют входному диапазону входного каск ада

 

 

Рис. 15. Типовая схема защиты входов

 

 

 

AD1B60. Íà Ðèñ. 14 приведена типичная схема измерения сигналов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+5 B ANA

 

 

 

 

 

 

с высоким уровнем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J201

 

 

 

 

Рис. 12.Типичная схема мультиплексирования двух 4-х

 

 

 

 

 

 

 

 

25

EXCIT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проводных РТД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J201

 

 

 

 

 

 

 

 

+5B ANA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

CJC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 B ANA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16 9

10 11

33 íÔ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

330

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+5 B ANA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J201

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AD1B60

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

EXCIT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

LR

 

LR

 

 

 

 

FORCE+

10 ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AD1B60

 

 

 

 

 

 

 

50 ê

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

4053

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LR

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J201

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

CH0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LR

 

 

 

SENSE+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 B ANA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+5 B ANA

 

 

 

 

100 Îì

100 Îì

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J201

 

 

 

PT RTD

PT RTD

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LR

 

 

 

4

 

 

27

 

 

 

 

 

Термопара

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GNDSNS

 

 

 

 

 

LR

 

 

 

SENSE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50 ê

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AGND

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J201

 

 

 

 

LR

 

LR

 

 

 

6 7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GNDSNS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 B ANA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FORCE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

A2203P09

LR - сопротивление проводников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AGND

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2203P12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 13. Схема измерения четырех напряжений, не

 

отличаться по сопротивлению на величину до 1 кОм, что приведе т к

 

 

 

 

 

превышающих ±2 В

 

 

 

 

 

 

 

 

VIN ±2 B

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

входному

смещению

3

ìÂ.

Сопротивление

резистора,

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

устанавливаемого для защиты выхода EXCIT, может быть гораздо

 

 

 

 

 

 

VIN

 

CH0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AD1B60

 

 

 

 

 

больше, так как ток контроля цепи термопары на отсутствие

 

 

 

 

 

VIN

+

29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH1

 

 

 

 

 

разрыва составляет всего лишь 10 нА. Резистор 1 МОм приведет к

 

 

 

 

 

 

+

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIN

 

 

 

 

 

 

падению напряжения 10 мВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIN

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

Уровни точек, в которых ограничительные резисторы подсое динены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GNDSNS

 

 

 

 

 

к соответствующим ножкам AD1B60, должны быть ограничены до

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AGND

 

A2203P10

 

 

подходящих значений, например, до напряжений питания (см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

”Абсолютные максимальные значения”). Следует использова ть

 

Рис. 14. Схема измерения сигнала с высоким уровнем

диоды с малым током утечки и с малой емкостью, например,

 

полевые транзисторы с p-n переходом J201, включенные по схеме

 

 

 

 

 

(VIN = ±5 Â èëè ±10 Â)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диода. Отметим, что токи утечки диодов будут протекать чер ез

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

CH0

 

AD1B60

 

 

 

 

 

защитные резисторы и создадут напряжения смещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH1

 

 

 

 

 

 

Резисторы

должны

выдерживать

максимальные

напряжения,

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

которые

могут

возникнуть

на входной линии в

наихудшем

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( VIN = ±5 B èëè ±10 B )

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

ожидаемом случае, ограничительные диоды должны быть спос обны

2

 

 

40 ê

 

 

 

 

 

 

 

 

VIN

+

17

ATTEN

к мультиплексору

 

 

 

пропустить максимальный ожидаемый ток при наихудшем сбо е, а

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GNDSNS

 

10 ê

 

 

 

 

 

точки, до

уровня которых

выполняется ограничение

входных

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AGND

 

 

 

 

 

 

 

напряжений AD1B60 (например, линии питания) должны быть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2203P11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

способны поглотить этот максимальный ток. Чтобы система была

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полностью защищена, необходимо изолировать AD1B60 от земли.

 

ЗАЩИТА ВХОДОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это можно сделать, установив оптроны на линиях асинхронно го

 

Входы, на которые могут попадать значительные переходные

порта (RXD и TXD) и преобразователь постоянного напряжения в

 

напряжения, требуют защиты. Например, входы должны быть

постоянное (DC-DC) на линиях питания.

 

 

 

 

 

защищены, если они подсоединяются к датчику линией длиной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

несколько сот футов, на которой могут возникнуть значител ьные

ТЕСТОВАЯ ПЛАТА

 

 

 

 

 

 

 

 

наводки, или если они могут быть случайно подсоединены к л иниям

Тестовая плата AD1B60/EB содержит AD1B60 и все сопутствующие

 

питания. На таких входах должны быть установлены

 

элементы и позволяет задействовать AD1B60 и оценить его

 

последовательные резисторы для ограничения входных ток ов и

 

диоды для ограничения скачков напряжения (см. Ðèñ. 15). Íà

характеристики

ïðè

помощи IBM

PC, используя

äëÿ

обмена

 

асинхронный порт RS-232 (только COM1 или COM2). В комплект

 

выводы EXCIT, CH0...CH3 и GNDSNS при определенных условиях

 

тестовой платы входит AD1B60BJ, Руководство Пользователя,

 

могут попадать переходные импульсы большой амплитуды и,

 

дискета 3.5” с демонстрационной программой для PC-DOS, а также

 

следовательно, может потребоваться защита этих выводов. K входу

 

ATTEN внутри ИС подключен резистор 40 кОм, поэтому внешний

распространяемая

бесплатно

 

программа

генерации

 

пользовательских входных

диапазонов AD1B60 для Windows.

 

ограничительный

резистор

íå

требуется,

однако

 

могут

 

 

Демонстрационная программа, интерфейс с которой основан на

 

потребоваться ограничительные диоды. Выводы CJC, AGND и

 

меню, позволяет конфигурировать AD1B60 и считывать данные из

 

другие как правило подсоединяются только локально и не тр ебуют

 

защиты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AD1B60. Программа

генерации пользовательских

диапазонов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

позволяет разработчику самостоятельно генерировать диа пазоны,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Любой разбаланс входных сопротивлений между входным кан алом

соответствующие его задачам, без помощи со стороны фирмы

 

и GNDSNS будет умножен на входной ток смещения (3 нА (макс.)) и

Analog

Devices.

Файлы

ñ

этими

диапазонами

могут

ïðè

 

необходимости загружаться в AD1B60, чтобы оптимизировать

 

даст в результате эффективное входное напряжение смещения.

 

работу AD1B60 в конкретном случае.

 

 

 

 

 

 

Например, резисторы с номиналом 50 кОм и допуском 1% могут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Публикуется с разрешения

247

фирмы Analog Devices

 

 

ANALOG

 

 

 

 

 

AD7714

 

 

DEVICES

24-РАЗРЯДНЫЙ, 5-КАНАЛЬНЫЙ СИГМА-ДЕЛЬТА АЦП

 

 

 

С ОДНОПОЛЯРНЫМ ПИТАНИЕМ +3 В или +5 В

 

ОСОБЕННОСТИ

 

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

 

 

 

 

 

 

 

AVDD DVDD REF IN(–) REF IN(+)

 

 

ω АЦП, работающий по схеме уравновешивания зарядов

 

 

 

 

AD7714

 

ω Отсутствие пропущенных кодов.............................. до 24-х разрядов

 

AVDD

 

 

 

ω

Нелинейность............................................................... 0.0015%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÀÖÏ Ñ

 

 

ω 5 каналов с программируемым коэффициентом усиления ... от 1 до 128

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ìêÀ

 

УРАВНОВЕШИВАНИЕМ

 

ω Может быть конфигурирован как с 3 полностью дифференциаль ными

 

 

 

 

ЗАРЯДОВ

STANDBY

 

 

входными каналами, так и с 5 псевдодифференциальными вход ными

AIN1

 

 

 

Σ-

 

 

 

каналами

 

AIN2

КЛЮЧЕЙ

БУФЕР

PGA

МОДУЛЯТОР

 

ω

Трехпроводной последовательный интерфейс

 

 

 

 

 

 

 

AIN3

 

 

 

 

 

ω Питание .................................... 3 В (AD7714-3) или 5 В (AD7714-5)

 

 

ЦИФРОВОЙ

 

 

МАТРИЦА

 

 

ФИЛЬТР

 

 

ω Низкий шум .......................................................... <150 нВ (rms)

 

 

 

SYNC

 

AIN4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

Малый ток потребления:

 

AIN5

Программируемый

 

 

 

нормальный режим.................................................. 350 мкА (тип)

усилитель КÓÑ=1 128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дежурный режим........................................................ 5 мкА (тип)

AIN6

 

 

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

 

ω НЧ-фильтр с программируемой граничной частотой фильтра

 

 

1 ìêÀ

 

 

SCLK

 

 

 

МАССИВ РЕГИСТРОВ

 

 

ω Возможность записывать/считывать коэффициенты калибров ки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CS

 

 

 

 

 

AGND

 

 

DIN

 

 

 

 

BUFFER

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

MCLK IN

ТАКТОВЫЙ

 

 

DOUT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

Портативные промышленные приборы

 

 

ГЕНЕРАТОР

 

 

 

 

 

MCLK OUT

 

 

 

 

 

 

ω

Портативные весы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω Системы с питанием от токовой петли (loop-powered)

 

 

 

 

 

A1802B01

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

Датчики давления

 

 

AGND

DGND

POL

DRDY

RESET

 

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

 

метод преобразования, что позволяет достичь разрешения д о 24

 

 

разрядов без пропущенных кодов. Входной сигнал подается н а

2

 

 

 

AD7714 — это законченная система аналого-цифрового

входной каскад с программируемым усилением, построенный на

основе аналогового модулятора. Выходной сигнал модулято ра

 

преобразования для низкочастотных измерений, которая

обрабатывается внутренним цифровым фильтром. Первая частота

 

принимает сигналы с низким уровнем непосредственно от да тчика

режекции этого цифрового фильтра программируется через

 

и выдает цифровое слово — результат преобразования в

внутренние управляющие регистры, что позволяет регулиро вать

 

последовательном формате. В AD7714 используется сигма-дельта

граничную частоту фильтра и время установления.

 

ЦОКОЛЕВКА КОРПУСОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

корпус типа DIP и SOIC

 

корпус типа SSOP

 

 

 

 

 

 

 

 

вид сверху

 

 

 

Последовательный тактовый сигнал

SCLK

1

 

24

DGND

Цифровая земля

Вход главного тактового сигнала

MCLK IN

2

 

23

DVDD

Цифровое напряжение питания

Выход главного тактового сигнала MCLK OUT

3

 

22

DIN

Вход последовательных данных

Полярность тактового сигнала

POL

4

AD7714

21

DOUT

Выход последовательных данных

Вход синхронизации

SYNC

5

20

DRDY

Готовность данных/Конец калибровки

Сброс

RESET

6

 

19

CS

Выбор кристалла

 

AIN1

7

 

18

AGND

Аналоговая земля

Аналоговые входы

AIN2

8

 

17

AIN6

Аналоговые входы

AIN3

9

 

16

AIN5

 

 

 

 

 

AIN4

10

 

15

REF IN(+)

Входы опорного напряжения

Дежурный режим

STANDBY

11

 

14

REF IN()

 

 

Аналоговое напряжение питания

AVDD

 

 

 

BUFFER

 

Включение/отключение буфера

12

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1802C01

 

 

 

 

 

вид сверху

 

SCLK

1

 

28

DGND

MCLK IN

2

 

27

DVDD

MCLK OUT

3

 

26

DIN

POL

4

 

25

DOUT

SYNC

5

AD7714

24

DRDY

RESET

6

23

CS

í.ï.

7

 

22

í.ï.

í.ï.

8

 

21

í.ï.

AIN1

9

 

20

AGND

AIN2

10

 

19

AIN6

AIN3

11

 

18

AIN5

AIN4

12

 

17

REF IN(+)

STANDBY

13

 

16

REF IN()

AVDD

14

 

15

BUFFER

 

 

 

 

 

 

 

A1802C02

 

 

Публикуется с разрешения

Лицензия на патенты или права Analog Devices

249

фирмы Analog Devices

не передаются ни косвенным,

 

ни любым другим способом