精细 Σ 24位 #参考设计#驳回低功耗

1所示的电路是一个隔离式智能工业现场仪表,可衔接多种类型的模拟传感器,如温度传感器,Pt100、Pt1000和热电偶,或桥式压力传感器,仪器经过4mA至20mA模拟输入和高速可寻址远程传感器,哈特®,接口启动通讯,哈特是一种数字双向通讯,其中1mA峰峰值频移键控,FSK,信号调制在规范4mA至20mA模拟电流信号之上,哈特接口准许远程…。

1所示的电路是一个隔离式

智能


工业

现场仪表,可衔接多种类型的

模拟


传感器

,如

温度传感器

(Pt100、Pt1000和热电偶)或桥式

压力传感器

。仪器经过4 mA至20 mA模拟输入和高速可寻址远程传感器(哈特®)

接口

启动

通讯

。哈特是一种数字双向通讯,其中1 mA峰峰值频移键控(FSK)

信号

调制在规范4 mA至20 mA模拟电流信号之上。哈特接口准许远程校准、缺点征询和环节变量传输等性能,这些性能在温度和压力控制等运行中是必需的。

该电路驳回7124 -4,这是一款超低功耗、精细24位、-Δ

模数转换器

,具备温度和压力系统所需的一切特性。该电路还包括:16位、4 mA至20 mA环路

供电


数模转换器

()AD 5421;业界功耗最低、尺寸最小的HART兼容调制解调器AD 5700;提供超低功耗串行外设接口(SPI)隔离的ADuM 1441;CMOS开关ADG 5433;以及隔离

电源电路

中的低功耗3.3 V稳压器ADP 162。

*附件:压力工业变送器.pdf

图1. 4 mA至20 mA,环路供电现场仪表,带哈特接口(原理示用意:未显示一切衔接和去耦)

电路形容

AD 7124 -4是一款低功耗、低噪声、完选集成的模拟前端,适宜

高精度

测量运行。该器件内置一个低噪声、24位、ADC,可性能为4路差分输入或7路单端或伪差分输入。片内低噪声增益级可确保小幅度信号可间接衔接到ADC。

AD 7124 -4的关键长处之一是,用户可以灵敏驳回三种集成

电源

形式之一。功耗、输入数据速率范畴和均方根噪声可依据所选的电源形式启动调整。该设施还提供多种过滤器选项,确保用户具备最高水平的灵敏性。

当以25 SPS(单周期建设)的输入数据速率上班时,AD 7124 -4可以同时成功50 Hz和60 Hz克服。

AD 7124 -4成功了最高水平的信号链集成。该器件内置一个精细、低噪声、低漂移外部带隙基准电压源,还支持一个外部差分基准电压源,可在外部启动缓冲。其他关键集成特性包括可

编程

低漂移处罚

电流源

、烧毁

电流

和偏置电压出现器,后者可将通道的共模电压设置为AVDD/2。低端

电源开关

经常使用户能够在转换之间封锁桥接传感器,确保系统的功耗相对最低。该设施还准许用户选用经常使用外部

时钟

或外部时钟启动操作。

集成通道序列器准许同时使能多个通道,AD 7124 -4在每个使能通道上依次启动转换,从而简化与器件的通讯。任何时刻都可以启用多达16个通道;通道被定义为模拟输入或诊断,例如电源审核或参考审核。此共同性能准许诊断与转换交织启动。AD 7124 -4还支持单通道性能。该设施准许八种性能或设置。每种性能都包括增益、

滤波器

类型、输入数据速率、缓冲和基准源。用户可以一一通道地调配这些设置中的任何一个。

AD 7124 -4还集成了宽泛的诊断性能,作为其片面特性集的一局部。这些诊断包括循环冗余校验(CRC)、信号链审核和串行接口审核,从而提供更牢靠的处置打算。这些诊断缩小了对外部元件的需求,从而缩小了电路板空间需求,缩短了设计周期,节俭了老本。依据IEC 61508,典型运行的缺点形式影响和诊断剖析(FMEDA)显示安保缺点分数(SFF)大于90%。

传感器输入

该电路经过8针

衔接器

支持3线和4线RTD、热电偶和压力传感器。AD 7124 -4具备与这些传感器接口所需的一切构建模块。关于衔接的一切传感器类型,ADC均在中功率形式下经常使用。经常使用后置滤波器是由于它在25 SPS下转换时能够同时成功50 Hz和60 Hz克服。当传感器衔接到电路时,ADC性能为适宜所衔接的传感器类型。还可以口头外部满量程和失调校准,以最大限制地减小失调误差和满量程误差,校准由或哈特命令启动。

AD 7124 -4片内集成多种诊断性能,可确保设计的持重性。在该电路中,开路

检测

确保传感器衔接,形态

寄存器

中的上电复位(POR)遭到监控,以便在上电复位出现时通知用户。每次转换都读取失误寄存器,其内容经过哈特沿着传感器结果发送。


电阻

式温度检测器(RTD)可以测量−200°C至+600°C的温度。典型的RTD是Pt100和Pt1000,由铂制成。该电路经常使用Pt100。

4-线RTD

图2显示了4线Pt100 RTD如何衔接到电路。

图2. 4-线RTD

AD 7124 -4的一个片内处罚电流处罚Pt 100。Pt100的最大电阻为313.71 Ω(600°C时)。假设处罚电流编程为250 μA,则Pt100两端发生的最大电压为

当可编程增益阵列(PGA)的增益设置为16时,调制器输入端的最大电压为

一个5.6 kΩ精细电阻(0.05%,10 ppm/°C)发生基准电压。选用基准电阻RREF的值,使其两端发生的电压在本电路中具备最小值1.25 V,也就是说,由于模拟输入,调制器输入端的电压小于或等于基准电压。为Pt 100供电的250 μA电流也流经5.6 kΩ电阻,从而构成比率性能。因此,处罚电流的任何变动对电路的性能没有影响。精细

电阻器

两端发生的电压为

模拟输入和基准电压输入端包括抗混叠滤波器。这些滤波器可防止调制器采样频率倍数处的任何搅扰混叠进入指标频带。为确保这些滤波器和外部电阻不会造成增益误差,基准电压缓冲器使能。模拟输入缓冲器智能使能,由于这些缓冲器在经常使用PGA时使能。基准电压缓冲器须要必定的裕量(电源轨内为100 mV)。因此,在高压侧包括一个470 Ω电阻,以提供此裕量。

250 μA处罚电流须要370 mV裕量。此引脚上的电压为(470 + 5600 + 313.71)Ω × 250 μA = 1.6 V,可以接受。

N4和AIN5引脚用作AINP和AINM模拟输入。

衔接器引脚上的1 kΩ电阻具备双重用途:它们组成抗混叠滤波器,并且在出现过压(例如,由于布线失误)时包全模拟输入。

电路笔记CN-0383提供了无关4线式Pt100传感器与AD 7124 -4接口以及转换线性化或后处置的更多具体

信息

图1所示电路还支持4线Pt1000 RTD。电路衔接与Pt100所用的相反。所用ADC性能如本节前面所述,但PGA增益设置为1。

3-线RTD

图3显示了三线制Pt100 RTD如何衔接到电路。

图3. 3-线RTD

AD 7124 -4具备两个婚配的处罚电流。两者都与3线RTD一同经常使用,以便可以口头引线补救。由于Pt100的最大电阻为313.71 Ω(600 °C时),因此处罚电流编程为250 μA。基准电阻RREF衔接在顶部。因此,一个250 μA处罚电流(IOUT 0)在引脚AIN 6上输入,流经5.6 kΩ精细基准电阻(0.05%,10 ppm/°C),而后流经Pt100。第二个250 μA电流(IOUT 1)经过引脚AIN 7输入。该电流由于引线电阻而发生电压,该电压与由于AIN 6上的电流而发生的引线电阻电压相反。因此,由于引线电阻惹起的误差被最小化。

5.6 Ωk基准电阻上发生的电压为

Pt100两端发生的最大电压为

当PGA设置为增益16时,在AD 7124 -4调制器处观察到的电压为

此电压在范畴内,由于它小于参考电压。

模拟输入和基准电压输入端包括抗混叠滤波器。这些滤波器可防止调制器采样频率倍数处的任何搅扰混叠到指标频带中。为确保这些滤波器和外部电阻不会造成增益误差,基准电压缓冲器使能。模拟输入缓冲器智能使能,由于这些缓冲器在经常使用PGA时使能。基准电压缓冲器须要必定的裕量(电源轨内为100 mV)。因此,在高压侧包括一个470 Ω电阻,以提供此裕量。

250 μA处罚电流须要370 mV裕量。此引脚上的电压为(470 Ω × 2 × 250 μA)+(5600 + 313.71)Ω × 250 μA = 1.713 V,可以接受。

电路笔记CN-0383具体引见了如何将三线式Pt100传感器与AD 7124 -4接口,以及如何对转换启动线性化或后处置。

图1所示电路还支持三线制Pt1000 RTD。电路衔接与Pt100所用的相反。所用ADC性能与本节前面所述相反,但PGA增益设置为1。

热电偶

图4显示了热电偶如何衔接到电路。

图4. t型热电偶

热电偶由两种不同类型的导线衔接而成。发生电压,其取决于温度。例如,T型热电偶理论在温度出现1°C变动时发生40 μV的电压。

热电偶电压必定偏置到某个电压。AD 7124 -4内置一个VBIAS源,可将热电偶偏置至(AVDD − AVSS)/2。偏置电压在AIN 6通道上使能并施加到热电偶,如图4所示。偏置电压也可以经过模拟输入的AINM引脚使能。但是,在这种状况下,必定限制外部R和C值,由于AINM上的偏置电压与AINP上的滤波电压之间存在差异;此差异十分大,会影响转换结果。

热电偶测量是相对测量,外部2.5 V基准电压源用于转换。经常使用T型热电偶。该热电偶可以测量−200°C至+400°C的温度,从而发生−8 mV至+16 mV的电压范畴。PGA设定为128。

关于冷端补救,经常使用NTC热敏电阻(10 kΩ,1%,3435 K)。

图5.热敏电阻

外部基准电压源为热敏电阻供电,该转换的增益设置为1。电阻RREF用于热敏电阻的低端。这是一个精细5.6 kΩ电阻(0.05%,10 ppm/°C)。热敏电阻VNTC两端的电压为

其中:

EF为基准电压。ADC CODE是从AD 7124 -4读取的代码。2 24是ADC的最大代码。

热敏电阻的电阻RNTC为:

其中:

RREF = 5.6 kΩ。V REF为基准电压。

联合这些方程,

其中:

ADCCODE是从AD 7124 -4读取的代码。R REF = 5.6 kΩ。FS CODE是来自AD 7124 -4(224)的满量程代码。

而后在

微控制器

中经常使用基于热敏电阻方程的查找表将电阻转换为温度:

其中:

T是热敏电阻记载的温度(K)。R 0 = 10 kΩ。β = 3435 K。T0 = 298.15K。

失掉的温度为T − 273.15 °C。

5.6 kΩ电阻还为模拟输入提供裕量,由于模拟输入缓冲器使能,须要100 mV裕量。这个电阻器还

包全电路

,由于它限制了电流,假设失误布线出现。

电路笔记CN-0384具体引见了热电偶传感器与AD 7124 -4的接口以及转换的线性化或后处置。

压力传感器

电压处罚压力传感器的衔接形式如图6所示,而电流处罚压力传感器的衔接形式如图7所示。经常使用Honeywell压力传感器(Honeywell S C 24PCDFA6D)。

图6.电压处罚压力传感器

图7.电流处罚压力传感器

关于电压处罚架构,AVDD(3.3 V)处罚传感器。假设AVDD用于处罚称重传感器,则处罚电压可间接用作ADC参考。请留意,在传感器的上流和低端参与了一个电阻,以确保满足AD 7124 -4缓冲器的裕量要求。经常使用的增益为16。

关于电流处罚形式,AD 7124 -4的两个100 μA处罚电流均指向引脚AIN 6,从而为传感器提供200 μA处罚电流。再次将增益设置为16。基准电压源由一个5.6 kΩ精细电阻发生。这种安顿造成比率性能,即励磁电流值的任何偏向对系统精度没有影响。

该电路板包括将传感器低端衔接到GND或AD 7124 -4电源开关的选项。

如前所述,模拟输入和基准电压输入具备抗混叠滤波器,可克服ADC采样频率倍数时发生的任何搅扰。假设出现过压,串联电阻器也会限制电流。

关键传感器模拟

该电路包括一个电阻

网络

和电位计,用于传感器模拟(图1所示的主传感器模拟电路)。应用电位计,施加在AIN 0(AINP)和AIN 1(AINM)之间的电压可在约−0.09 V至约+1.36 V范畴内变动。该电路经常使用外部基准电压源启动转换; AD 7124 -4增益设为1,模拟输入缓冲器使能。这种性能准许用户评价电路,而无需衔接外部传感器。

数字数据处置、

算法

和通讯

演示软件(蕴含在CN-0382设计支持包中)口头初始化和性能,处置模拟输入数据,控制模拟输入,并口头哈特通讯。一切提到的传感器都须要线性化或补救。该线性化在软件中口头。无关RTD和热电偶传感器以及所需线性化的更多具体信息,请参见电路笔记CN-0383和电路笔记CN-0384。

模拟输入

AD5421集成了一个低功耗、精细、16位DAC和一个4 mA至20 mA环路供电输入

驱动器

,并提供现场仪表模拟输入所需的一切性能。

AD5421经过SPI接口与微控制器衔接。

AD 5421还包括一系列与4 mA至20 mA环路相关的诊断性能。辅佐ADC可以经过衔接到VLOOP引脚的20 MΩ/1 MΩ电阻分压器测量仪表回路

端子

上的电压。ADC还可以经过集成传感器测量

芯片

温度。微控制器可以性能和读取AD 5421的一切诊断信息;但AD 5421也可以自主上班。

例如,假设

控制器

与AD5421之间的通讯失败,AD5421会在规则期间后智能将其模拟输入设置为3.2 mA报警电流。该报警电流向服务器批示现场仪表不可运转。

软件控制输入电流从一个值到另一个值的任何变动,以防止搅扰哈特通讯。

哈特通讯

AD5700集成了完整的哈特FSK调制解调器。调制解调器经过规范的UART接口衔接到微控制器,并经过恳求发送(RTS)和载波检测(CD)信号启动补充。

哈特输入经过0.068 μF/0.22 μF容性分压器缩放至所需幅度,并

耦合

至AD 5421 CIN引脚,在此与DAC输入联合,以驱动和调制输入电流。

哈特输入经过一个便捷的无源RC滤波器从LOOP+耦合到AD 5700 ADC_IP引脚。RC滤波器作为哈特解调器的第一级带通滤波器上班,还提高了系统的电磁抗扰度,这关于在顽劣工业环境中上班的鲁棒运行十分关键。

AD5700低功耗

振荡器

应用间接衔接到XTAL 1和XTAL 2引脚的3.6864 MHz外部晶振为哈特调制解调器生成时钟。

输入包全

瞬态电压制制器()可包全4 mA至20 mA哈特接口免受过压影响。选用TVS额外电压,使其不超越AD 5421 REGIN引脚上的相对最大电压60 V。请留意,TVS漏电流会影响电流输入精度;因此,在选用此器件时,请留意给定环路电压和温度范畴下的漏电流。

外部耗尽型FET可与AD5421配合经常使用,以提高环路电压最大值。

该电路由一对与环路输入串联的

二极管

提供反极性包全。

与环路串联的铁氧体磁珠以及4700 pF

电容

可提高系统性能。由于哈特网络规范,请勿在回路端子之间经常使用较高的电容。

4.7 V低走漏

齐纳

二极管可在AD5421 COM引脚与LOOP−引脚之间出现异常外部电压时(例如,调试电路时)包全片内50 Ω环路检测电阻。

电源和

电源治理

整个现场仪表电路(包括传感器驱动电流)必定在4 mA至20 mA环路的有限可用功率下上班。这是任何环路供电现场仪表设计中的经常出现应战。图1中的电路提供了一个同时提供低功耗和高性能处置打算的示例。该运行中经常使用的一切

集成电路

均为低功耗设计,该电路应用其集成特性提供灵敏的电源治理结构和最佳环路供电处置打算。

AD 5421由4 mA至20 mA环路电压供电,并为电路的其他局部提供稳压低电压。依据电路要求,AD 5421 REGOUT电压可在1.8 V至12 V范畴内启动引脚编程。图1中的电路经常使用9 V电源电压选项。传感器侧经过便捷的推挽式-DC

转换器

与4-20 mA环路隔离。ADG 5433由微控制器提供时钟,发生9 V非堆叠方波,驱动一个Transfmer。Transformer上班电压比为2:1。副边的4.5 V电压由ADP 162整流和调理,为AD 7124 -4提供低噪声3.3 V电源。AD 7124 -4的模拟和数字3.3 V电源均由ADP 162调理器供电。但是,包括滤波器(L1/R19)以防止来自

数字电路

的噪声被馈送到模拟局部。

AD5421在环路侧提供3.3 V逻辑电源。微控制器和AD5700间接经常使用该电源。

REGOUT RC滤波器(10 μF/10 Ω/10 μF)有助于防止来自环路的任何搅扰影响模拟电路。它还可防止电路(特意是控制器和数字电路)发生的任何搅扰耦合回环路,这关于牢靠的哈特通讯十分关键。

AD 5700哈特调制解调器经过一个附加RC滤波器(470 Ω/1 μF)供电。该滤波器在环路供电运行中十分关键,由于它可以防止来自AD 5700的电流噪声耦合到4 mA至20 mA环路输入,否则会影响哈特通讯。AD 5700调制解调器经常使用带8.2 pF电容的外部晶振在XTAL 1和XTAL 2引脚上接地,这是功耗最低的选项。

AD 7124 -4的关键长处之一是,用户可以灵敏驳回三种集成电源形式之一。lt;电流消耗、输入数据速率范畴和均方根噪声可依据所选电源形式启动调整。因此,关于4 mA至20 mA或便携式设施,低或中功率形式是最佳选用。关于功耗不是疑问的环节

控制系统

,可以经常使用全功率形式,从而下降噪声。关于该环路供电电路,经常使用中功率形式。无关电源形式的更多信息,请参见AD 7124 -4数据手册。

衔接压力传感器时,AD 7124 -4的PSW接地开关引脚控制处罚/电源。仪器上电时,开关自动封锁。此自动值准许在开启传感器之前对系统启动齐全性能,包括适当的电源形式,从而最大限制地缩小4 mA至20 mA环路输入上或许出现的上电尖峰。

当衔接RTD传感器时,它由AD 7124 -4的可编程电流源供电,因此其电源齐全由软件控制。雷同,关于热电偶传感器,偏置电压和相对基准电压源嵌入在AD 7124 -4中,因此由软件控制。

软件

微控制器经过SPI接口与AD 7124 -4和AD 5421衔接。它经过UART接口UART 0与AD 5700通讯。软件经过微控制器上的第二个UART接口UART 1

下载

到微控制器。

启动时,微控制器性能一切三个器件,AD 7124 -4性能为T型热电偶。AD 7124 -4上班在延续转换形式下。因此,其DOUT/RDY引脚也衔接到微控制器上的终止。每当ADC有转换可用时,微控制器就会发生一个终止,并读取转换结果。而后微控制器对数据启动线性化和处置。结果发送至AD 5421 DAC,经过4 mA至20 mA环路传输。用于演示电路性能和性能的软件蕴含在CN-0382设计支持包中。该软件支持本电路笔记中提到的一切传感器类型。CN-0382设计支持包中还提供了无关如何针对不同传感器类型更改软件的文档以及无关将软件下载到微控制器的具体信息。

代码示例包括一个基本的哈特从机命令照应,以演示

配件

性能和才干。但是,代码示例不包括哈特通讯的协定层。

  -具备高性能和十分灵敏的模拟前端,具备个差分或个伪差分模拟输入引脚,以及用于基准电压源和低端电源开关的额外引脚。它准许间接接口到不同类型的多个模拟传感器,如任何电阻桥式传感器,电阻温度传感器或热电偶。因此,不要将现场仪表处置打算仅限于本电路笔记中列出的传感器类型,由于它简直可以用于任何传感器现场仪表。

AD 7124 -8可用作AD 7124 -4的代替

产品

。AD 7124 -4和AD 7124 -8具备相反的性能。但是,AD 7124 -8提供8路差分或15路伪差分输入,因此适宜须要

高通

道数的运行。

AD5421可以经过包全间接衔接到环路。也可以在AD5421和环路电源之间衔接一个耗尽型N沟道,如图8所示。在此性能中经常使用附加MOSFET可使AD5421两端的压降坚持在约12 V,下降AD5421封装中的功耗,从而提高4 mA至20 mA模拟输入精度。它还将环路中准许的最大电压提高到MOSFET额外值。附加MOSFET对哈特通讯没有影响。

图8. MOSFET衔接到AD5421环路电源

该电路驳回3.6864 MHz晶振,这是成功最低功耗的性能。或许,也可以经常使用集成0.5%精度外部振荡器的AD 5700 -1。与晶体振荡器相比,外部振荡器可将调制解调器电源电流最大参与225 μA;但是,由于不须要外部晶体,因此该选项既节俭了老本,又下降了电路板面积要求。

关于非环路供电的运行,AD5410、AD5420、AD5422或AD5755是4 mA至20 mA DAC的理想选用。

最 后 , 有 很多 可以 经常使用 的 绝缘 体 产品 可 供 选用阿杜 1441: The阿杜 1440, 阿杜 1442, 阿杜 1445, 阿杜 1446, 阿杜 1447, adum 1240 的, adum 1241 的, adum 1245 的, 且阿杜 1246.

图1所示电路构建在图9所示的DEMO-AD 7124-DZ印刷电路板()上。

图9. DEMO-AD 7124-DZ印刷电路板

DEMO-AD 7124-DZ电路板还具备其他特性,便于系统评价。RTD、热电偶或压力传感器可经过8针衔接器J5衔接。哈特RTS和CD有

测试点

。4针衔接器准许将代码下载到微控制器。

CN-0382设计支持包还包括一个完整的现场仪表C代码示例,实用于3线和4线Pt100和Pt1000 RTD、热电偶和电压/电流处罚压力传感器,可对一切配件模块和电路特性启动片面验证和评价,并对哈特接口性能启动有限验证。无关哈特接口规范和资源的具体信息,请咨询哈特通讯基金会。

电路功耗

为了便于在线测量,该电路有许多测试点来测量电流。AD5421的REGOUT引脚和DVDD引脚的门路中蕴含一个10 Ω电阻。ADP162的输入门路中也蕴含一个相似的10 Ω电阻。10 Ω电阻的每一侧都有测试点。这种设置准许测量每个电阻上的电压降,并在不终止电源电流或搅扰电路的状况下计算电流。

电路性能如下:

表1.电路电流消耗| 形式 | AD5421外部(mA) | DVDD 3.3 V(mA) | REGOUT 9.0 V(mA) | 总断开回路(mA) | 隔离3.3 V(mA) || ————————————————————————————————— | —————— | —————— | ——————– | —————— | —————– ||

仿真

| 0.28 | 0.63 | 0.82 | 1.73 | 0.48 || RTD 4线 | 0.28 | 0.63 | 1.00 | 1.91 | 0.84 || RTD 3线 | 0.28 | 0.63 | 1.12 | 2.03 | 1.08 || TC | 0.28 | 0.63 | 0.89 | 1.80 | 0.61 || 压力 | | | | | || V形式 | 0.28 | 0.63 | 1.16 | 2.07 | 1.15 || I形式 | 0.28 | 0.63 | 0.98 | 1.89 | 0.79 |

表1显示了各个模块的电源电流:AD 5421自身(预计值,经过将AD 5421置于最小环路电流中启动验证)、DVDD 3.3 V供电电路(微控制器、哈特调制解调器和SPI隔离的原边)以及隔离电源的原边9 V。这些重量加在一同,构成电路自身从环路中取出的总电流,而后再加上可变电流重量,发生4 mA至20 mA输入。隔离式3.3 V列是来自隔离式3.3 V的电流,为传感器、AD 7124 -4和SPI隔离的副边供电。

该电路具备一切相关的模拟和数字模块,包括输入传感器,其功耗在最小4 mA环路输入电流准许的估算范畴内。

传感器输入性能

4-线RTD

图10显示了衔接到4线RTD时的系统性能。经常使用B级Pt100传感器。AD 7124 -4性能如下:

图10. 4-线RTD测量

从ADC读取的转换在微控制器外线性化。当电路板坚持在25°C时,Pt100传感器上的温度从0°C扫描到100°C。图10显示了演示的准确性。演示的测量精度在B级Pt 100传感器的规则精度范畴内。

3-线RTD

图11显示了衔接到3线RTD时的系统性能。经常使用B级Pt 100。AD 7124 -4性能如下:

图11. 3-线RTD测量

当电路板坚持在25°C时,Pt100传感器上的温度从0°C扫描到100°C。从ADC读取的转换在微控制器外线性化。图中显示了强迫温度与电路板测量温度之间的误差。在温度扫描之前,在25°C下启动外部失和谐满量程校准。校准后,3线Pt 100齐全在B级Pt 100准许的范畴内。图11显示了演示的准确性。演示的测量精度在B级Pt 100传感器的规则精度范畴内。

热电偶

图12显示了衔接到T型热电偶时的系统性能。AD 7124 -4性能如下:

AD 7124 -4的满量程误差在增益为1时经过工厂校准,因此无需口头额外校准。

图12. T型热电偶测量(环境温度下的冷结)

在图12中,冷端坚持在25°C,热电偶从0°C扫描到100°C。从ADC读取的转换在微控制器内启动处置和线性化。

T型热电偶的精度为1°C或0.75%,以较大者为准。热敏电阻也参与了一些误差。电路中经常使用的热敏电阻的精度为1%或1°C,以较大者为准。图12显示了强迫温度和测量温度之间的差异。结果齐全合乎热电偶/热敏电阻组合的质量规范。

重复测量,热电偶坚持在25°C,冷端从0°C扫描到80°C(见图13)。该系统的全体精度为1.75°C,可以经过经常使用更准确的冷端(如Pt100传感器)来提高。

图13. T型热电偶测量(冷端扫描和热电偶坚持在环境温度下)

压力

在衔接压力传感器的状况下,启动噪声测试。噪声电平是模拟前端与电路板上其他电路相互作用的关键影响起因。因此,启动了测试,重点是系统的噪声和相关分辨率性能。

演示性能为经过哈特通讯传输数据,以kPa为单位表示压力。采集了100个样本,并成功了量化性能的基本数据剖析。第一个测试是在衔接规范压力传感器(Honeywell 24PCDFA6D)的状况下启动的。第二个测试是用短路输入发生的输入信号启动的。

在传感器被电流源和电压处罚的状况下启动测试。在电压形式下,AD 7124 -4性能如下:

在电流处罚形式下,AD 7124 -4性能如下:

性能总结如表2所示,信号图如图14至图17所示。

表2.压力传感器:噪声和分辨率|

参数

| 电压形式 | 电流形式 | 单元 || ———————————- | ———- | ———- | —— || 压力传感器 | 短路输入 | 压力传感器 | 短路输入 || 满量程 | 391.47 | 391.47 | 438.45 | 438.45 | kPa || 噪声| 0.66 | 0.61 | 1.76 | 1.69 | Pa || 峰间噪声 | 3.5 | 3.2 | 11.1 | 9.8 | Pa || 有效(RMS)分辨率 | 19.2 | 19.3 | 17.9 | 18 | 比特 || 无噪声(峰间)分辨率 | 16.8 | 16.9 | 15.3 | 15.4 | 比特 |

图14.电压形式-压力传感器输入波形

图15.电压形式短路输入波形

图16.以后形式-压力传感器输入波形

图17.电流形式短路输入波形

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