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利用AD5755节省多通道PLC的空间、成本和功耗

利用AD5755节省多通道PLC的空间、成本和功耗

点击数:7917 次   录入时间:03-04 11:35:11   整理:http://www.55dianzi.com   PLC工业控制

  发生故障时,一个重要考虑是控制DAC的MCU/DSP会如何。 由于不能控制输出,用户将完全失去对系统的控制。AD5755有一个看门狗定时器(超时可编程设定),如果它在超时期限内没有收到SPI接口传来的命令,就会设置警告标志(高电平有效)。需要时,此ALERT引脚可以直接连到清零引脚(也是高电平有效),以便将输出设置为已知的安全状态(图 7)。 AD5755的每个通道都有一个16位可编程清零码寄存器,用户可以灵活地将输出清零为任意码。


图 7. 看门狗定时器设置控制信号丢失标志并使DAC返回到清零设置

  在高噪声工业环境中,即使MCU正常工作,通信信号也可能遭到破坏。为了应对这种可能性,AD5755具有可选的分组差错校验(PEC)功能,它实施一种CRC8多项式例程。该功能可以通过软件使能或禁用,确保输出不会错误地更新。

  输出端接线错误常会导致连接开路或短路,有可能会造成系统损坏。(即使没有发生损坏,问题也往往难以诊断。AD5755具有开路和短路检测功能,可以即时设置故障标志,提醒技术人员处理相关问题。)此外,当发生短路时,短路保护功能可以限制输出电流。所有故障都可以通过SPI接口或硬件故障引脚传达,以便用户即时采取处理措施。

  灵活的输出范围编程功能

  为了处理所需的各种电压和电流,AD5755的各通道都可提供许多可编程范围,包括:4 mA至20 mA、0 mA至24 mA、0 mA至20 mA、0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V、±10 V和±12 V。 用户也可以对各通道的各种范围的增益和失调进行数字化编 程。这些增益和失调寄存器具有16位分辨率。例如,为了设置0V至10.5V输出范围(如图8所示),首先选择0V至12V范围,然后编程设置增益码,将范围调整到10.5 V。完成增益调整后,输出范围即为0V至10.5V,并具有16位分辨率。失调的编程设置方式与此相似。


 

图 8.任意范围缩放

  通过4mA至20mA电流环路传输附加信息

  纯4mA至20mA电流环路的缺点是只能单向传输单个过程变量,这对于现代工业控制系统是个限制。可寻址远程传感器高速通道(HART)标准的发展为4mA至20mA通信线路开启了新的可能。

  HART提供数字双向通信机制,兼容4mA至20mA电流环路。 在4mA至20mA模拟电流信号之上叠加一个1mA峰峰值频移键控(FSK)信号。基于BELL 202通信标准,所用的两个频率为1200 Hz(逻辑1)和2200 Hz(逻辑0),如图 9所示。


图 9. 叠加于不断增大的环路电流之上的 HART 信号

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  AD5755可以配置为仅利用两个外部器件来传输HART信号。HART调制解调器的输出经过衰减后,交流耦合至AD5755的CHART引脚;这导致调制解调器输出在4mA至20mA模拟电流上进行调制,而不会影响该电流的"直流"电平。图10中的电路显示AD5755如何与HAR调制解调器接口以实现这种双向通信形式。


图 10. AD5755用于HART通信

  HART规范要求模拟电流的最大变化速率不得干扰HART通信。很显然,电流输出的步进变化可能会中断HART信号传 输。幸运的是,AD5755提供可控制的压摆率,启用该功能后, 用户可以通过数字方式限制电流输出的压摆率。

  AD5755 完整解决方案

  图 11显示采用AD5755的典型设置。(图中显示了一个HART调制解调器通道,但有四路HART输入可用,每个通道一路输入。)当使能动态电源控制特性时,每个通道需要四个外部器件:一个饱和电流约为1A的电感、一个开关二极管和两个具有低等效串联电阻(ESR)的电容。利用极少的外部器件,AD5755提供一款集成的单芯片、高性能系统解决方案。总非调整误差(TUE)典型值为0.01%,其中包括25°C时的所有增益和失调误差。


图 11. AD5755设置

  结论

  随着所需通道数和各模块通道密度同步提高,系统设计人员面临着许多问题:如何在提高通道数量的同时保持较小的模块尺寸?如何提高通道数量并设计高能效系统,同时使系统的自热效应和漂移误差保持最小?就输出编程性能而言,如何为客户提供最大的灵活性?提供哪些安全特性和诊断功能,以确保系统稳定可靠并能够轻松找出问题所在?

  AD5755是一款采用9mm × 9mm CSP封装的4通道器件,能够大幅减小系统的电路板面积并提高通道密度。其动态电源控制特性能够调节片内功耗,使模块功耗降至最低。此外还有片内诊断功能,包括看门狗定时器、PEC差错校验及开路/短路检测和保护,稳定可靠的设计使它能在恶劣的工业环境中工作,让最终用户更有信心。AD5755是一款真正的片上系统解决方案。
 



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