电路笔记 CN-0328 连接/参考器件 四通道、16位、串行输入、 AD5755-1 4-20 mA和电压输出DAC， 提供动态电源控制 Circuits from the Lab® reference designs are engineered and tested for quick and easy system integration to help solve today’s analog, mixed-signal, and RF design challenges. For more information and/or support, visit www.analog.com/CN0328. AD5700-1 集成内部RC振荡器的低功耗 HART调制解调器 ADG759 CMOS、低压、3 Ω、 4通道多路复用器 ADP1621 恒频，电流模式升压DC/DC 控制器 ADuM3481, ADuM3482 3.75 kV rms四通道数字隔离器 ADuM3210 双通道数字隔离器 完全隔离式4通道多路复用HART模拟输出电路 评估和设计支持 AD5700-1是业内功耗最低、尺寸最小的HART兼容型IC调 电路评估板 制解调器。它充当一款HART频移键控(FSK)半双工调制解 CN0328评估板(EVAL-CN0328-SDPZ) 调器，集成所有必要的信号检测、调制、解调和信号发生 系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z) 功能。内置一个精度为0.5%的内部振荡器，从而降低了电 设计和集成文件 原理图、布局文件、物料清单 路板空间要求和成本。AD5700-1采用标准的UART接口。 数字隔离以基于ADI公司iCoupler®技术的四通道和双通道 电路功能与优势 ADuM3481/ADuM3210数字隔离器元件实现。iCoupler技术 图1所示电路将AD5755-1(四通道电压和电流输出DAC，带 的使用降低了基于光隔离器的解决方案通中额外外部元件 动态功率控制)和AD5700-1 HART调制解调器结合了起来， 的需求。外部变压器用于将功率传输到隔离栅的另一端。 结果打造出一种完全隔离式多路复用HART®1模拟输出解决 方案。电源既可由板载变压器隔离电路提供(±13 V和+5.2 V 输出，依负载电流而定)，也可由连接到端子板的外部电源 提供。该电路适合可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制 系统(DCS)模块，这些模块要求多个HART兼容型4 mA至20 mA 电流输出及单极性或双极性电压输出。同时还包括外部瞬 变保护电路，这对恶劣工业环境中的应用极其重要。 ADG759在四个模拟输出通道上提供了多路复用功能，由 此可实现HART通信。它根据2位二进制地址线A0和A1所 确定的地址，将4路差分输入之一切换至公共差分输出。 禁用时，所有通道均关断。提供旁路链路，以便能灵活地 绕开多路复用器。 1 HART是HART通信基金会的注册商标。 AD5755-1 DAC可通过软件配置，允许用户轻松编程输出范 围及用于动态电源控制所需要的DC-DC转换器设置。通过 该DAC可以访问所有内部控制寄存器，包括压摆率控制寄 存器，该寄存器对采用HART通信协议的应用至关重要。 Rev. 0 Circuits from the Lab® reference designs from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due toanycausewhatsoeverconnectedtotheuseofanyCircuitsfromtheLabcircuits. (Continuedonlastpage) One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2014 Analog Devices, Inc. All rights reserved. CN-0328 T1 AVDD +24V POWER CIRCUIT AVSS PGND EXT_GND AVCC C_PGND ADuM3481 ADR02 DVDD DC-DC CIRCUITRY ×4 LOGIC_3.3V AVDD AVSS REFIN SYNC SCLK SDIN SDO SPI AVCC SWX VBOOST_X IOUT_X AD5755-1 VOUT_X CHART_X DGND SDP DVDD C_DGND ADuM3482 LOGIC_3.3V DVDD DA UART UART REF REF DVDD ADuM3210 1.2MΩ REF 47nF AGND 1.2MΩ DGND 22nF ADG759 1µF ADC_IP LOGIC_3.3V S1A S4A DGND C_DGND REF 1.2MΩ AD5700-1 HART_OUT OUTPUT CIRCUITRY ×4 DB A1 A0 S1B S4B 1.2MΩ 150kΩ 150pF DGND DGND ×4 11465-001 DGND 300pF C_DGND 图1. CN0328顶层框图 Rev. 0 | Page 2 of 12 CN-0328 1uH +24V 4.7µF T1 PGND 69.8kΩ 10kΩ 273kΩ 2.2µF AGND 1uH 4.7µF 0.1µF 5.1Ω C_AGND 9.76kΩ PGND PGND 2.2µF AGND C_PGND VIN Q4437-BL VCC ADCMP356 GND 237kΩ 510Ω OUT 1µF C_AGND C_AGND 1Ω 1µF C_AGND 1µF IN CS PIN 1kΩ COMP 390kΩ 2.2nF 12Ω LK5 1µH 100kΩ PGND GND C_AGND 22pF GATE FREQ 56kΩ B A PS2801-1 ADP1621 SDSN DVDD L9 5.1kΩ 499Ω 137kΩ 22µF 22µF ×4 10µF 68mΩ PGND FB 200kΩ PGND PGND 43.2kΩ C_PGND AGND PGND 1kΩ ADR02 C_AGND VIN ADuM3481 AGND 4.7µF 10µH VOUT 10Ω DVDD REFIN LOGIC_3.3V AVDD AVSS AVCC VBOOST_X +VSENSE_X IOUT_X SWX SYNC SDP SDIN SDO DVDD DGND VCC ADuM3482 HART_OUT ADG759 REF DGND V1 AGND AGND 22nF C_DGND 47nF AVSS REF 1.2MΩ DB A1 A0 DVDD 10Ω REF 1.2MΩ 1µF ADuM3210 VOUT/IOUT_X DA REF LOGIC_3.3V FERRITE BEAD VBOOST_X 1.2MΩ UART ADC_IP +VSENSE_X 5kΩ DVDD AD5700-1 UART CHART_X FAULT 10kΩ DVDD C_DGND VOUT_X DVDD 470Ω LOGIC_3.3V AD5755-1 SCLK SPI 0.1µF 1.2MΩ 300pF 150kΩ 150pF DGND ×4 DGND 11465-002 C_PGND C_DGND 图2. 集成变压器隔离电源解决方案的4通道多路复用HART模拟输出电路 (简化原理图： 未显示所有连接和去耦) Rev. 0 | Page 3 of 12 CN-0328 电路描述 动态功率控制 对于工业控制模块，标准模拟输出电压和电流范围包括±5 V、 AD5755-1集成基于DC-DC升压转换器电路的动态电源控 ±10 V、0 V至+5 V、0 V至+10 V、+4 mA至+20 mA和0 mA至 制功能，在电流输出模式下可降低功耗。多数PLC电流输 +20 mA。电压输出范围还提供20%的超范围特性。AD5755-1 出电路都采用一个固定电压源，以满足整个负载电阻值范 支持所有这些范围，是一种高精度、全集成、低成本的单 围内的顺从输出电压要求。例如，在驱动20 mA时，一个负 芯片解决方案。每个DAC通道都有一个增益(M)寄存器和一 载为750 Ω的4 mA至20 mA环路就要求顺从电压不低于15 V。 个失调(C)寄存器，用于消除整个信号链的增益和失调误差。 但在将20 mA驱动至50 Ω负载时，则只需要1 V的顺从电压。 电流输出和电压输出通过独立引脚提供，任何时候仅一个 如果在驱动50 Ω负载时，15 V的顺从电压保持不变，则会浪 输出处于有效状态，因而允许将两个输出引脚连在一起并 费20 mA × 14 V = 280 mW的功率。 接到单个引脚上。当使能电流输出时，电压输出处于三态 AD5755-1电路通过检测输出电压，调节顺从电压，不论负 模式；当使能电压输出时，电流输出为三态模式。模拟输 载电阻有多大，只允许少量的裕量电压，由此消除了这种 出受短路和开路保护。 功率损失。AD5755-1最多可以将24 mA驱动至1 kΩ的负载。 AD5755-1支持内部或外部精密电流设置电阻用于电压-电 DC-DC转换器工作原理 流转换电路，如图3所示。输出电流值在全温度范围内的 AD5755-1内置4个独立的DC-DC转换器，用于为各个通道 稳定性取决于RSET值的稳定性。作为提高输出电流在整个 的VBOOST_X电源电压提供动态控制(参见图3)。图4所示为 DC-DC电路所需要的分立元件。 移电阻连接到AD5755-1的RSET_X引脚，以取代内部电阻。 AV CC 外部电阻通过DAC控制寄存器进行选择。高精度测量通过 CIN ≥10µF 两种选项进行评估，详见“电路评估与测试”部分。 LDCDC T1 VBOOST_X CFILTER 0.1µF 建议在CDCDC之后放置一个10 Ω、100 nF低通RC滤波器。虽然 R3 该器件会消耗少量电能，但会减少VBOOST_X电源上的纹波。 DC-DC转换器采用一种恒频、峰值电流模式控制方案，以 A2 将4.5 V至5.5 V的AVCC输入升压，从而驱动AD5755-1输出通 IOUT_x A1 10Ω 图4. DC-DC电路 T2 16-BIT DAC CDCDC 4.7µF RFILTER SWx VBOOST_x R2 DDCDC 10µH 11465-004 温度范围内的稳定性的一种方法，可将一个外部15 kΩ低漂 道。这些器件设计用于工作在断续导通模式(DCM)，占空 11465-003 比小于90%(典型值)。 RSET 启用通道电流输出时，转换器将VBOOST_X电源调节至7.4 V (±5%) 或(IOUT_X × RLOAD + 裕量)(取较大值)。在电流输出模式下，若 图3. 电压-电流转换电路 精密基准电压源的选择 输出被禁用，转换器将把VBOOST_X电源调节至7.4 V (±5%)。 AD5755-1有一个片内10 ppm/°C(最大值)基准电压源。为了 在电压输出模式下，若输出被禁用，转换器将把VBOOST_X电 提高在整个温度范围内的性能，该设计采用一个ADR02基 源调节至+15 V (±5%)。有关DC-DC转换器工作情况的详情， 准电压源，其最大漂移为3 ppm/°C(B级，SOIC封装)。基准 请参见AD5755-1数据手册。 输入端的电压用于为DAC内核提供经缓冲的基准电压。因 此，任何基准电压误差都会反应到的输出端。 ADR02是一款5 V精密基准电压源，允许高达36 V的输入电 压。其最大精度误差为0.06%，最大温度漂移为3 ppm/°C(B 级，SOIC封装)。该漂移在工业温度范围内会贡献大约 0.02%误差。其长期漂移为50 ppm(典型值)，0.1 Hz至10 Hz噪 声指标为10 μV p-p(典型值)。 Rev. 0 | Page 4 of 12 CN-0328 HART耦合 瞬态电压保护 AD5755-1有四个CHART引脚，分别对应于四个输出通 AD5755-1内置ESD保护二极管，可防止器件在一般工作条 道。HART信号可以耦合至这些引脚，并出现在对应的电 件下受损。但是，工业控制环境可能会使I/O电路遭受高 流输出端(如果该输出已使能)。表1给出了CHART引脚上 得多的电压瞬变。为了防止AD5755-1受到过高的电压瞬 的HART信号的推荐输入电压。如果使用这些电压，电流 变，需要把一个24 V瞬变电压抑制器(TVS)置于IOUT/VOUT连 输出应符合HART幅度要求。图5所示为将HART信号衰减 接上，如图6所示。为提供进一步保护，IOUT_X/VOUT_X引脚 和耦合至AD5755-1 HART输入的推荐电路。 与VBOOST_x和AVSS电源引脚之间连接有钳位二极管。另外还 使用一个5 kΩ限流电阻，它与+VSENSE_X输入端串联， 用以将 表1. CHART输入电压和HART输出电流 CHART输入电压 150 mV p-p 170 mV p-p 电流输出(HART) 1 mA p-p 1 mA p-p 入端具有更高的瞬态电压保护功能，因此即使是在要求最 苛刻的工业环境中，也无需额外的保护电路。AD5700 C1 HART调制解调器建议采用包含150 kΩ电阻的外部带通滤波 C2 11465-005 CHARTx HART MODEM OUTPUT 器，这样可以将电流限制在足够低的水平，以满足内在安 全要求。 图5. 耦合HART信号 为了确保1.2 kHz和2.2 kHz HART频率不会在输出端大幅衰 减，C1 + C2必须达到某一最小值。推荐值为：C1 = 22 nF， C2 = 47 nF。为了达到HART的模拟变化速率要求，必须以数 (FROM DC-TO-DC CONVERTER) CDCDC 4.7µF RFILTER 10Ω CFILTER 0.1µF D2 VBOOST_x 字方式控制输出的压摆率。 L1 RP IOUT_x AD5755-1 数字压摆率控制 D1 AD5755-1的压摆率控制特性允许用户控制输出值的变化速 VOUT_x 率。该特性在电流和电压输出通道上均可用。通过禁用压 +VSENSE_x RLOAD 5kΩ AD5700-1 率特性后，输出以压摆率控制寄存器可以访问的 REF 1µF 1.2MΩ SR_CLOCK和SR_STEP两个参数所定义的速率，在两个电 150kΩ ADC_IP 平值之间摆动。 1.2MΩ 300pF 150pF 11465-006 的速率变化。通过压摆率控制寄存器的SREN位使能压摆 D3 AVSS AGND 摆率控制特性，输出值以受输出驱动电路和所连负载限制 V1 在以下等式中，压摆率为步长、更新时钟频率和LSB大小 的函数。 图6. 输出瞬变电压保护 Slew Time = 输入电源保护 Step Size × Update Clock Frequency × LSB Size 其中： 通过一个2线或3线接口，把一个24 V DC稳压电流连接到电 路板。该电源必须采取故障和电磁干扰(EMI)保护措施， 如图7所示。 Slew Time用秒表示。 Output Change 表示为A(针对IOUT_X)或V(针对VOUT_X)。 详见AD5755-1数据手册。 J9 EARTH L13 GND VR1 +24V 1mH PTC 1mH L14 15nF F1 VR2 + Output Change 330µF 15nF D43 15nF VR3 VR4 C_PGND +24VDC 11465-007 RSET 内部RSET 外部RSET 瞬变事件期间的电流限制在合理范围内。这种情况下，输 图7. 输入电源瞬变电压保护 VR1、VR2、VR3和VR4为压敏电阻，F1为正温度系数电 阻。该电路确保评估系统能够承受电源端口可能产生的任 何 干 扰 。 详 见 PLC评 估 板 简 化 工 业 过 程 控 制 系 统 的 设 计，《模拟对话》43-04，2009年4月。 Rev. 0 | Page 5 of 12 CN-0328 24 V输入电源驱动ADP1621 PWM升压控制器。该控制器驱 常见变化 动3抽头变压器，后者提供隔离功能并产生AVDD (+15 V)、 对于只要求电流输出的应用，可用AD5757替代AD5755-1。 AVSS (−15 V)和AVCC (+5 V)。通过PS2801-1光耦合器提供 如果需要的分辨率低于16位，则可使用12位的AD5737。 反馈。 可用AD5700调制解调器取代AD5700-1。但需要一个外部 ADP1621电源输入电压范围为2.9 V至5.5 V，在使用小信号 晶振或者CMOS时钟，因为AD5700并不具备AD5700-1提供 NPN调整管或单个电阻时，也可支持更高的输入电压。开 的内部振荡器选项。详见AD5700数据手册和AD5700-1数 关频率由外部电阻设置，范围为100 kHz至1.5 MHz。 据手册。 各种负载条件下的AVDD、AVSS和AVCC供电轨电压如表2 对于单通道应用，请参见电路笔记CN0321，具有HART连 所示。 接的完全隔离、单通道电压、4 mA至20 mA输出。 表2. 变压器隔离式供电轨电压 设置 电源电路无负载 (移除LK2至LK5) 插入LK2至LK5； AD5755-1输出禁用 插入LK2至LK5；AD5755-1 为IOUT模式；4个通道上的 电流为4 mA(500 Ω负载) 插入LK2至LK5；AD5755-1 为IOUT模式；4个通道上的 电流为24 mA(1 kΩ负载) 插入LK2至LK5；AD5755-1 为VOUT模式；4个通道上的 电压为10 V(1.2 kΩ负载) AVDD (V) +14.7 AVSS (V) −15.3 AVCC (V) +5.2 +12.5 −12.6 +5.2 +12.7 −12.8 +5.2 +14 −15.2 +5.2 电路评估与测试 基本测试设置的框图如图8所示。 设备要求 • EVAL-CN0328-SDPZ评估板 • CN0328评估软件 • EVAL-SDP-CB1Z系统演示平台(SDP-B) • PC (Windows® 32位或64位) • 24 V电源 +13 −13 • 精密电压表，如Agilent 3458A +5.2 • 数字测试滤波器，如HCF_TOOL-31(可从HART通信基 如果不使用隔离式开关电源电路，J5和J11端子板提供了一 种替代方案。如果使用这些端子板，则要移除LK2至LK4。 金会获得) • 4个各500 Ω的精密负载电阻 • 示波器，Tektronix TDS2024B或等效器件 数字隔离 ADuM3481和ADuM3482为3.75 kV四通道数字隔离器，采用 小型20引脚SSOP封装(7.2 mm × 7.8 mm)。隔离器内核工作电 USB 压范围为3.0 V至5.5 V，而I/O电源范围为1.8 V至5.5 V。这些 器件可用于直接与1.8 V逻辑器件接口。该设计中的ADuM3481 用于为AD5755-1隔离SPI信号，而ADuM3482则用于为AD5700-1 HART调制解调器隔离UART信号。双通道ADuM3210用于 隔离ADG759四通道多路复用器的地址线。 EVAL-CN0328-SDPZ AGILENT 3458A 有关iCoupler产品的更多信息，请访问：www.analog.com/icouplers。 有关EVAL-CN0328-SDPZ评估板的完整原理图、物料清单 24V POWER SUPPLY 和 布 局 文 件 可 在 CN-0328设 计 支 持 包 中 找 到 ， 网 址 ： http://www.analog.com/CN0328-DesignSupport。 11465-008 CONNECTOR A SDP-B BOARD 图8. 测试设置功能框图 链路配置设置 默认链路选项如表3所示。默认情况下，评估板配置为通 过变压器隔离电源供电。AD5755-1的默认基准电压源选项 为外部基准电压源，由ADR02(位置B的LK1)供电。默认情 况下不使用LK10和LK24，因为这些链路会形成ADG759的 旁路。I OUT_x 和V OUT_x 在默认情况下短接在一起(LK20、 LK22、LK23和LK26)。 Rev. 0 | Page 6 of 12 CN-0328 表3. 链路功能 链路编号 LK1 默认位置 B LK2 已插入 LK3 已插入 LK4 已插入 LK5 已插入 LK6 B LK7 A LK11, LK21, LK25, LK8 已插入 LK9 A LK10, LK24 已移除 LK12 LK13, LK14 已插入 A LK15 B 选项 此链路选择AD5755-1的基准电压源。 位置A选择AD5755-1上的内部基准电压源。 位置B选择ADR02外部基准电压源。 此链路选择AVDD的电源选项。 当插入该链路时，选择板载AVDD，由+24 V电源供电。 在这种情况下， 不得将任何器件连接到J5-3。 当移除该链路时，AVDD需要用外部电源通过J5-3驱动。 此链路选择AVSS的电源选项。 当插入该链路时，选择板载AVSS，由+24 V电源供电。 在这种情况下， 不得将任何器件连接到J5-1。 当移除该链路时，AVSS需要用外部电源通过J5-1驱动。 此链路选择AVCC的电源选项。 当插入该链路时，选择板载AVCC，由+24 V电源供电。 在这种情况下， 不得将任何器件连接到J11。 当移除该链路时，AVCC需要用外部电源通过J11-1驱动。 此链路选择DVDD的电源选项。 当插入该链路时，选择使AVCC连接至DVDD。 在这种情况下， 不得将任何器件连接到J1。 当移除该链路时，DVDD需要用外部电源通过J1-1驱动。 此链路选择RESET的逻辑电平。 位置A将RESET连接至DGND；换言之，器件处于复位模式。 位置B将RESET连接至DVDD。 此链路选择POC的逻辑电平。 位置A将POC连接至DGND；AD5755-1上电时，其电压和电流通道均为三态模式。 位置B将POC连接至DVDD；AD5755-1上电时，电压输出通道上有一个接地的30 kΩ下拉电阻， 电流通道为三态模式。 这些链路分别将+VSENSE输入连接至通道A、通道B、通道C和通道D的VOUT/IOUT。 当插入此链路时，+VSENSE输入直接连接至VOUT/IOUT引脚。 当移除该链路时，+VSENSE输入悬空，必须连接至评估板外部负载电阻的高端。 此链路选择ADP1621的反馈节点。 注意，在评估板上电时，不得动态更改此链路。 位置A选择滤波器电路后的AVCC节点。 位置B选择前置滤波AVCC节点。 这些链路选择哪个通道旁路ADG759(仅用于未使用ADG759时)。 位置A选择通道A。 位置B选择通道B。 位置C选择通道C。 位置D选择通道D。 插入时，AVDD电源连接至ADR02电源，由此为板载5 V基准电压源供电。 这些链路选择ADG759的地址。 LK14 LK13 通道 A A 通道A A B 通道B B A 通道C B B 通道D ADG759使能。 位置A = 多路复用器禁用。 位置B = 多路复用器使能。 Rev. 0 | Page 7 of 12 CN-0328 链路编号 LK16, LK17 默认位置 A LK18, LK19 A LK20, LK22, LK23, LK26 已插入 选项 这些链路选择ADG759地址引脚的控制源。 位置A选择SDP控制。 位置B选择LK13/LK14控制。 这些链路控制AD5755-1的地址引脚。 LK18 LK19 AD1 A A 0 A B 0 B A 1 B B 1 当插入这些链路时，AD5755-1的VOUT和IOUT短接在一起，分别针对通道A、通道B、 通道C和通道D。 AD0 0 1 0 1 电源配置 软件 默认情况下，评估板配置为由变压器隔离电源供电，因 主软件窗口如图10所示。开始时用设置选项卡按建议方式 而，链路LK2至LK5插入。如果端子板用于为电路供电， 设置AD5755-1，先设置DC-DC控制设置，然后设置DAC 则必须提供以下电源： 控制设置，其后把所需代码加载到数据寄存器中，最后使 • 为连接器J5上的AVDD/AVSS提供±15 V。该电源同时为 AD5755-1和ADR02基准电压源供电。 • 提供给连接器J11上的AVCC的4.5 V至5.5 V电源，用于为 AD5755-1的AVCC供电。 能输出(见图9)。设置选项卡中提供了一个快速设置功能， 以便对AD5755-1进行正确的编程。对于HART通信而言， 确保支持电流输出范围。然后可用主选项卡来发布HART 命令和/或更新AD5755-1输出代码。 • 使用LK5时，EXT_AVCC电源同时为DVDD供电。DVDD POWER ON. 用于为AD5755-1的数字电源供电，并为AD5700-1 HART 调制解调器、ADG759多路复用器和隔离器件的副边供 STEP 1: PERFORM A SOFTWARE/HARDWARE RESET. 电。或者可通过连接至J1的外部电源为DVDD供电(2.7 V STEP 2: WRITE TO DC-TO-DC CONTROL REGISTER TO SET DC-TO-DC CLOCK FREQUENCY, PHASE, AND MAXIMUM VOLTAGE. 至5.5 V)。 软件安装 评估套件包括一张光盘，其中含有自安装软件。该软件兼 容Windows XP (SP2)、Vista(32位或64位)，或Windows 7(32位 或64位)。如果安装文件未自动运行，可以运行光盘中的 setup.exe文件。 请先安装评估软件，再将评估板和SDP板连接到PC的USB STEP 3: WRITE TO DAC CONTROL REGISTER. SELECT THE DAC CHANNEL AND OUTPUT RANGE. SET THE DC_DC BIT AND OTHER CONTROL BITS AS REQUIRED. SET THE INT_ENABLE BIT BUT DO NOT SELECT THE OUTEN BIT. STEP 4: WRITE TO EACH/ALL DAC DATA REGISTERS. ALLOW AT LEAST 200µs BETWEEN STEP 3 AND STEP 5 FOR REDUCED OUTPUT GLITCH. 1. 使用附带的电缆，通过PC的USB端口连接EVAL-SDP-CB1Z。 2. 将EVAL-CN0328-SDPZ评估板连接至连接器A。如果使用 连接器B，则EVAL-SDP-CB1Z的UART将无法正常工作。 3. 对J9连接器施加24 V电压，使EVAL-CN0328-SDPZ上电。 4. 启动EVAL-CN0328-SDPZ软件，然后确认出现的所有对 话框。这样就完成了安装。 Rev. 0 | Page 8 of 12 STEP 5: WRITE TO DAC CONTROL REGISTER. RELOAD SEQUENCE AS IN STEP 3 ABOVE. THIS TIME SELECT THE OUTEN BIT TO ENABLE THE OUTPUT. 图9. 正确使能输出的编程序列 11465-009 端口，确保PC能够正确识别评估系统。 11465-010 CN-0328 11465-011 图10. 评估软件设置选项卡 图11. 评估软件主选项卡 Rev. 0 | Page 9 of 12 CN-0328 积分非线性(INL)性能 绝对精度性能 AD5755-1的INL同时利用线性电源和变压器隔离开关电源 在电流输出模式下，使用内部RSET时，AD5755-1的总不可 进行测试。如图12和图13所示，在使用开关电源和线性电 调整误差(TUE)为±0.11% FSR(最大值，25°C)。ADR02基准 源时，系统精度性能并无明显影响。曲线图显示，实测结 电压源(B级)的总误差为0.06%(最大值，25°C)。 果完全在该规定范围之内。AD5755-1数据手册将IOUT和VOUT 表4所示为通道A电路在4 mA至20 mA范围内的实测电流输 在整个温度范围内的INL都规定为±0.006% FSR，无论采用的 是RSET内部还是外部电阻。 结了全部四个通道的结果，同时使用了内部和外部RSET。 全部结果均位于预期值范围内。 0.003 LINEAR POWER SUPPLY : AVDD = +15V, AVSS = –15V, AVCC = +5V 0.002 SWITCHED POWER SUPPLY : AVDD = +13V, AVSS = –13.2V, AV = +5.2V 表4. 实测IOUT_A误差(4 mA至20 mA范围) 0.001 0 –0.001 –0.002 –0.003 –0.004 0 20mA, 20mA, 20mA, 20mA, 10000 20000 30000 40000 50000 60000 LINEAR POWER SUPPLY : AVDD = +15V, AVSS = –15V, AVCC = +5V SWITCHED POWER SUPPLY : AVDD = +13V, AVSS = –13.2V, AV = +5.2V 0.0010 CHANNEL B CHANNEL C 0.06 CODE 0.0015 CHANNEL A 0.08 图12. 实测IOUT INL；通道A 0.0020 CHANNEL D 0.04 0.02 0 –0.02 –0.04 –0.06 –0.08 0.0005 INTERNAL RSET 11465-014 FFFFH C000H 8000H 4000H 0000H FFFFH C000H EXTERNAL RSET ±10V, LINEAR POWER SUPPLY ±10V, SWITCHED POWER SUPPLY –0.0010 8000H 0000H –0.0005 4000H –0.10 0 图14. 全部通道的电流输出误差 (内部和外部RSET ) –0.0015 对电压输出模式进行了类似的测量，其中，AD5755-1 TUE 0 10000 20000 30000 40000 CODE 图13. 实测VOUT INL；通道A 50000 60000 11465-013 –0.0020 误差(% FSR) +0.0013 −0.0038 −0.0075 −0.0112 −0.0063 0.10 INTERNAL RSET, LINEAR POWER SUPPLY INTERNAL RSET, SWITCHED POWER SUPPLY EXTERNAL R SET, LINEAR POWER SUPPLY EXTERNAL R SET, SWITCHED POWER SUPPLY IOUT ERROR (%FSR) 4mA TO 4mA TO 4mA TO 4mA TO IOUT (mA) 4.0002 7.9994 11.9988 15.9982 19.9990 代码(十六进制) 0000 4000 8000 C000 FFFF 11465-012 INTEGRAL NONLINEARITY ERROR (%FSR) 0.004 INTEGRAL NONLINEARITY ERROR (%FSR) 出误差，其中，负载为500 Ω，使用的是内部RSET。图14总 额定值为±0.03% FSR(最大值，25°C)。 表5所示为通道A的 结果。剩下的三个通道结果与其相似。 表5. 实测VOUT_A误差(±10 V 范围) 代码(十六进制) 0000 4000 8000 C000 FFFF Rev. 0 | Page 10 of 12 VOUT (V) −10.0032 −5.0017 0.000326 5.0007 10.0015 误差(% FSR) −0.0160 −0.0085 0.0016 0.0035 0.0075 CN-0328 HART兼容性 与前面的线性度测试类似，该测试也是同时使用线性和隔 离开关电源进行的。用线性电源获得的噪声结果远远低于 通过隔离开关电源取得的结果，但两种结果均在必要的 HART额定值之内。 表6. 静默时的输出噪声 扩展HART频率 范围之内(小于 2.2 mV的限值) (mV rms) 0.06 0.3 输出噪声 线性电源 开关电源 扩展HART频率 范围之外(小于 138 mV的限值) (mV rms) 0.5 2.7 11465-015 20 15 图15. 在500 Ω负载下测得的FSK波形 制HART信号，通道2显示AD5700-1 TXD信号。 图2中的电路要与HART兼容，必须符合HART物理层规 5 0 –5 –10 范。HART规范文档中包含了众多物理层规范。为了评估 RLOAD = 500Ω IOUT = 12mA SWITCHED POWER SUPPLIES –15 硬件性能，这里考虑的两项规格为静默期间的输出噪声和 –20 模拟变化率。 0 100 200 300 400 500 600 700 TIME (ms) 静默期间的输出噪声测试 800 11465-016 图15所示为在500 Ω负载电阻、IOUT_A上测得的1200 Hz和2200 Hz FSK频率。通道1显示耦合至AD5755-1输出(设为4 mA)的调 VOLTAGE (mV) 10 图16. HCF_TOOL-31输入端静默波形下的输出噪声 当HART器件没有进行传输(静默)时，不应将HART扩展频 带中噪声耦合到网络上。噪声过高可能会干扰设备本身或 网络上其它设备对HART信号的接收。 模拟变化率 此规范可确保当设备调节电流时，模拟电流的最大变化率 不会干扰HART通信。电流的阶跃变化会扰乱HART信号。 对于在500 Ω负载上测得的电压噪声，其包含的HART扩展 最差情况下的模拟输出电流变化一定不能产生高于15 mV峰 频带中的宽带噪声和相关噪声总和不能超过2.2 mV rms。此 值电压的干扰，此数值在HART扩展频带下，通过对500 Ω负 外，该频带外的噪声不应超过138 mV rms。 载进行测量得到。符合这一要求可确保模拟信号的最大带 此噪声通过在500 Ω负载上连接HCF_TOOL-31滤波器(可从 宽处于规定的直流至25 Hz频带中。 HART通信基金会获得)并将滤波器输出连接到真均方根测 量仪来测量。用示波器来检查输出波形。 Rev. 0 | Page 11 of 12 CN-0328 对于该测试，HCF_TOOL-31再次连接500 Ω负载，就如静默 了解详情 期间噪声测试中一样；同时将一个示波器连接至其输出端。 CN-0328 Design Support Package http://www.analog.com/CN0328-DesignSupport 这次，不是将AD5755-1输出设为一个固定的输出电流，而 是将AD5755-1编程为输出周期波形，从4 mA切换至20 mA。 为了达到要求的系统规格，通过AD5755-1的数字压摆率控 制功能对输出电流变化幅度进行限制。该功能详见 AD5755-1数据手册的“数字压摆率控制”部分。在该测试 中，SR_CLOCK和SR_STEP分别设为64 kHz和16 LSB，得到 64 ms的压摆时间，结果如图17所示。通道1显示AD5755-1 IOUT_A在4 mA至20 mA范围内的信号阶跃，这是在500 Ω负载 下检测的，并且连接到带通滤波器的输入端。滤波器的输 出(增益系数为10)可在通道2上看到。峰值在前面提到的 150 mV峰值限值之内。 CN-0321, Fully Isolated, Single Channel Voltage and 4 mA to 20 mA Output with HART Connectivity. Analog Devices. CN-0270, Complete 4 mA to 20 mA HART Solution. Analog Devices. CN-0278, Complete 4 mA to 20 mA HART Solution with Additional Voltage Output Capability. Analog Devices. Maurice Egan. Application Note AN-1065, Configuring the AD5420 for HART Communication Compliance. Analog Devices. HART® Communication Foundation. 数据手册和评估板 AD5755-1 Data Sheet and Evaluation Board. AD5700/AD5700-1 Data Sheet and Evaluation Board. ADG759 Data Sheet. 1 CH1 Pk-Pk: 8.40V CH1 FREQUENCY = 5.954Hz CH1 Pk-Pk: 206mV CH2 MAX = 99.0mV ADP1621 Data Sheet. ADuM3481/ADuM3482 Data Sheet. ADuM3210 Data Sheet. System Demonstration Platform (EVAL-SDP-CB1Z). 2 11465-017 修订历史 CH1 5.00V CH2 50.0mV M40.0ms A CH1 2014年7月—修订版0： 初始版 200mV 图17. 模拟变化率波形(IOUT_A ) (Continued from first page) Circuits from the Lab reference designs are intended only for use with Analog Devices products and are the intellectual property of Analog Devices or its licensors. While you may use the Circuits from the Lab reference designs in the design of your product, no other license is granted by implication or otherwise under any patents or other intellectual property by application or use of the Circuits from the Lab reference designs. Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, Circuits from the Lab reference designs are supplied "as is" and without warranties of any kind, express, implied, or statutory including, but not limited to, any implied warranty of merchantability, noninfringement or fitness for a particular purpose and no responsibility is assumed by Analog Devices for their use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from their use. Analog Devices reserves the right to change any Circuits from the Lab reference designs at any time without notice but is under no obligation to do so. ©2014 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 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