ZHCUB80C August 2004 – July 2023 PGA309
- 1
- 使用前必讀
- 1引言
- 2詳細(xì)說明
- 3工作模式
- 4數(shù)字接口
- 5應(yīng)用背景
-
6寄存器說明
- 6.1 內(nèi)部寄存器概覽
- 6.2
內(nèi)部寄存器映射
- 6.2.1 寄存器 0：溫度 ADC 輸出寄存器（只讀，地址指針 = 00000）
- 6.2.2 寄存器 1：精細(xì)失調(diào)電壓調(diào)整（零 DAC）寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00001）
- 6.2.3 寄存器 2：精細(xì)增益調(diào)整（增益 DAC）寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00010）
- 6.2.4 寄存器 3：基準(zhǔn)控制和線性化寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00011）
- 6.2.5 寄存器 4：PGA 粗略失調(diào)電壓調(diào)整和增益選擇/輸出放大器增益選擇寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00100）
- 6.2.6 寄存器 5：PGA 配置和過量程/欠量程限制寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00101）
- 6.2.7 寄存器 6：溫度 ADC 控制寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00110）
- 6.2.8 寄存器 7：輸出使能計(jì)數(shù)器控制寄存器（讀取/寫入，地址指針 = 00111）
- 6.2.9 寄存器 8：警報(bào)狀態(tài)寄存器（只讀，地址指針 = 01000）
- A 外部 EEPROM 示例
- B 詳細(xì)方框圖
- C 術(shù)語表
- 修訂歷史記錄
2.8 故障監(jiān)測(cè)
PGA309 通過九個(gè)內(nèi)部比較器提供外部橋式傳感器的故障檢測(cè)。請(qǐng)參閱圖 2-22。這些比較器分為兩組：內(nèi)部故障比較器和外部故障比較器。在圖 2-22 中，外部故障比較器組中的比較器表示為 EXT，內(nèi)部故障比較器組中的比較器表示為 INT。
- 啟用 VEXC 后，最小基準(zhǔn)選擇器電路成為 INN_HI 和 INP_HI 比較器閾值的基準(zhǔn)。此最小基準(zhǔn)選擇器電路使用 VEXC ? 100mV 和 VSA ? 1.2V，并將 VINX 引腳與兩個(gè)基準(zhǔn)中的較低者進(jìn)行比較。這樣可以確保在 VEXC 可能高于或低于前端 PGA 放大器相對(duì)于 VSA 的輸入電壓范圍的情況下進(jìn)行精確的故障監(jiān)測(cè)。
- 在故障情況下，所有比較器輸出都為高電平。
外部故障比較器用于監(jiān)測(cè)橋式傳感器是否正常運(yùn)行并報(bào)告輸入故障情況。表 2-15 列舉了橋式傳感器可能的故障情況以及每種故障情況下的相關(guān)故障比較器輸出。由于 PGA309 的輸入偏置電流超低，如果需要準(zhǔn)確報(bào)告對(duì)懸空輸入（傳感器與一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè) PGA309 輸入端完全斷開）的故障檢測(cè)，則有必要為這些輸入中（VIN1 和 VIN2）的每一個(gè)都添加一個(gè)上拉或下拉電阻（在圖 2-22 中顯示為可選）。為了盡可能降低橋式傳感器輸出端的信號(hào)負(fù)載，這些電阻值可以在 1MΩ 到 10MΩ 之間。這些可選電阻產(chǎn)生的失調(diào)電壓和其他誤差將在 PGA309 + 傳感器校準(zhǔn)期間被消除。表 2-16 列出了使用上拉電阻時(shí) PGA309 上的懸空輸入的特殊情況。表 2-17 列出了使用下拉電阻時(shí) PGA309 上的懸空輸入的特殊情況。未列為特殊情況的所有其他故障情況與表 2-15 中詳述的故障情況相同。
| 用例 | VIN2 (VINN) (V) |
VIN1 (VINP) (V) |
VIA_OUT (V) |
邏輯電平輸出 | 注釋 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| INN_HI (ALM3) |
INN_LO (ALM2) |
INP_HI (ALM1) |
INP_LO (ALM0) |
|||||
| 正常 | 1.7 | 1.7 | 線性 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| RB1 開路 | 1.7 | 0 | ~0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| RB2 開路 | 0 | 1.7 | ~VSA | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| RB3 開路 | 3.4 | 1.7 | ~0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| RB4 開路 | 1.7 | 3.4 | ~VSA | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| RB1 短路 | 1.7 | 3.4 | ~VSA | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| RB2 短路 | 3.4 | 1.7 | ~0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| RB3 短路 | 0 | 1.7 | ？ | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| RB4 短路 | 1.7 | 0 | ~0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| 傳感器 GND 開路 | 3.4 | 3.4 | ~0 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
| 傳感器 VEXC 開路 | 0 | 0 | ~0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| VEXC 端接 GND | 0 | 0 | ~0 | 1(2) | 1 | 1(2) | 1 | |
| VIN1 (VINP) 開路(3) | 1.7 | ~VSA?0.7 | ~VSA | 0 | 0 | 0 | 0 | VOUT 上的欠量程限制，無故障檢測(cè) — 內(nèi)部或外部 |
| VIN2 (VINN) 開路(3) | ~VSA?0.7 | 1.7 | ~0 | 0 | 0 | 0 | 0 | VOUT 上的過量程限制，無故障檢測(cè) — 內(nèi)部或外部 |
| VIN1 (VINP) 端接 GND | 1.7 | 0 | ~0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| VIN2 (VINN) 端接 GND | 0 | 1.7 | ~VSA | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| VIN1 (VINP) 端接 VEXC | 1.7 | 3.4 | ~VSA | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| VIN2 (VINN) 端接 VEXC | 3.4 | 1.7 | ~0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| VIN1 (VINP)、 VIN2 (VINN) 開路(3) |
~VSA?0.7 | ~VSA?0.7 | 線性? | 0 | 0 | 0 | 0 | 通常會(huì)緩慢漂移至過量程限制；無外部故障檢測(cè) (ALM7)，內(nèi)部故障設(shè)置 = A1 飽和低電平 |
| VIN1 (VINP)、 VIN2 (VINN) 短接 GND |
0 | 0 | ~VSA | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| VIN1 (VINP)、 VIN2 (VINN) 短接 VEXC |
3.4 | 3.4 | ~0 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
| 特殊情況(2) | VIN2 (VINN) (V) |
VIN1 (VINP) (V) |
VIA_OUT (V) |
邏輯電平輸出 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| INN_HI (ALM3) |
INN_LO (ALM2) |
INP_HI (ALM1) |
INP_LO (ALM0) |
||||
| VIN1 (VINP) 開路 | 1.7 | VEXC | ~VSA | 0 | 0 | 1 | 0 |
| VIN2 (VINN) 開路 | VEXC | 1.7 | ~0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| VIN1 (VINP)、VIN2 (VINN) 開路 | VEXC | VEXC | ~0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 特殊情況(2) | VIN2 (VINN) (V) | VIN1 (VINP) (V) | VIA_OUT (V) | 邏輯電平輸出 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| INN_HI (ALM3) | INN_LO (ALM2) | INP_HI (ALM1) | INP_LO (ALM0) | ||||
| VIN1 (VINP) 開路 | 1.7 | ~0 | ~VSA | 0 | 0 | 0 | 1 |
| VIN2 (VINN) 開路 | ~0 | 1.7 | ~0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| VIN1 (VINP)、VIN2 (VINN) 開路 | ~0 | ~0 | ~0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
啟用 VEXC 后，外部故障比較器 INP_HI 和 INP_LO 有一個(gè)最小基準(zhǔn)選擇器電路會(huì)在 VEXC – 100mV 或 VSA – 1.2V 的典型跳閘點(diǎn)之間進(jìn)行選擇。這樣可以確保即使線性化電路增加 VEXC，而橋式傳感器存在違反 PGA309 前端 PGA 相對(duì)于 VSA 的 IVR 的故障情況，仍能進(jìn)行精確的故障監(jiān)測(cè)。如果禁用了 VEXC，這些比較器將默認(rèn)為 VSA – 1.2V 閾值。
內(nèi)部故障比較器用于監(jiān)測(cè) PGA309 的前端 PGA 內(nèi)部節(jié)點(diǎn)（請(qǐng)參閱圖 2-22）。當(dāng) PGA309 + 傳感器校準(zhǔn)正在進(jìn)行時(shí)，啟用內(nèi)部比較器組至關(guān)重要，因?yàn)樗梢蕴嵝延脩舸嬖趦?nèi)部節(jié)點(diǎn)違規(guī)情況。這種違規(guī)的情況仍可能會(huì)產(chǎn)生處于預(yù)期線性范圍內(nèi)的輸出電壓，但這個(gè)輸出電壓并不準(zhǔn)確。前端 PGA 每個(gè)前端放大器（A1 和 A2）的輸出均受到監(jiān)測(cè)，以了解是否存在對(duì)正電源或?qū)Φ仫柡?。如果這些比較器中的任何一個(gè)在校準(zhǔn)期間跳閘，則表明由于錯(cuò)誤的前端 PGA 增益選擇或粗略失調(diào)電壓調(diào)整導(dǎo)致了超出范圍的調(diào)節(jié)情況。此外，還會(huì)監(jiān)測(cè)前端 PGA 中的 A3 放大器是否存在共模違規(guī)情況：如果零 DAC 與前端 PGA 增益選擇的組合不正確，則可能會(huì)發(fā)生這種情況。
每個(gè)單獨(dú)的內(nèi)部和外部故障比較器都可以通過以下數(shù)字接口之一讀?。簝删€制或單線制接口。當(dāng)前結(jié)果存儲(chǔ)在寄存器 8 — 警報(bào)狀態(tài)寄存器中。啟用 PGA309 輸出后，警報(bào)狀態(tài)寄存器的值將反映故障比較器的當(dāng)前狀態(tài)。禁用 VOUT 后，寄存器中的值就是輸出被禁用前的最新比較器狀態(tài)。這樣可以更輕松地識(shí)別和調(diào)試三端傳感器模塊（PRG 短接至 VOUT）。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱節(jié) 4.10（PRG 連接到 VOUT 的單線制工作模式）。此外，每組比較器（內(nèi)部故障比較器和外部故障比較器）均可以進(jìn)行編程，以便在各自組中的任一比較器為邏輯高電平（表示有故障）時(shí)，PGA309 輸出 (VOUT) 將被迫出現(xiàn)故障，指明正的電壓電平（當(dāng)負(fù)載為 10kΩ 時(shí)，最大值為 VSA ? 0.1V）或負(fù)的電壓電平（當(dāng)負(fù)載為 10kΩ 時(shí)，最大值為 0.1V）。圖 2-23 展示了與此相關(guān)的邏輯。
圖 2-23 故障監(jiān)測(cè)比較器邏輯寄存器 5 — PGA 配置和過量程/欠量程限制中提供了故障監(jiān)測(cè)比較器邏輯的配置。每個(gè)比較器組中的各比較器輸出組合在一起可產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部比較器故障標(biāo)志和一個(gè)外部比較器故障標(biāo)志。對(duì)于外部比較器組 EXTEN，寄存器 5（位 11）會(huì)啟用或禁用是否向前發(fā)送外部比較器故障標(biāo)志以強(qiáng)制 VOUT 進(jìn)入故障指示狀態(tài)。對(duì)于內(nèi)部比較器組，INTEN - 寄存器 5（位 10）會(huì)啟用或禁用是否向前發(fā)送內(nèi)部比較器故障標(biāo)志以強(qiáng)制 VOUT 進(jìn)入故障指示狀態(tài)。對(duì)于每個(gè)比較器組，可對(duì) VOUT（VSA 或 GND）的故障指示狀態(tài)進(jìn)行編程。INTPOL - 寄存器 5（位 8）為內(nèi)部比較器組選擇此狀態(tài)，EXTPOL - 寄存器 5（位 9）為外部比較器組選擇此狀態(tài)。外部比較器故障標(biāo)志的優(yōu)先級(jí)高于內(nèi)部比較器。
故障標(biāo)志如圖 2-23 所示。例如，如果內(nèi)部故障比較器組設(shè)置為強(qiáng)制 VOUT 為低電平，而外部故障比較器組設(shè)置為強(qiáng)制 VOUT 為高電平，并且兩組都檢測(cè)到故障（如果兩組都啟用，有可能發(fā)生這種情況），則外部故障比較器組具有更高優(yōu)先級(jí)，因此 VOUT 被強(qiáng)制為高電平。這是為了確保嚴(yán)重的傳感器故障將優(yōu)先于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)違規(guī)進(jìn)行報(bào)告，在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中都是如此。如果在檢測(cè)到故障時(shí) VOUT 存在有效線性輸出，則故障邏輯將始終具有更高優(yōu)先級(jí)（如果啟用），并會(huì)覆蓋線性輸出以將 VOUT 的故障指示為正或負(fù) VOUT 飽和。