回路ノートCN-0383には、3線式Pt100センサーとAD7124-4の接続、および変換の線形化またはポスト処理に関する詳細が示されています。RTDにも対応しています。回路接続は、Pt100に使われている接続と同じです。ADCの構成はこの項前半に示したものと同じですが、PGAゲインは1に設定します。熱電対と回路の接続方法を図4に示します。熱電対は、2種類のワイヤを接続することによって構成されています。生成される電圧は温度によって異なります。μVの電圧が生じます。熱電対電圧は、ある電圧にバイアスする必要があります。AVSS)/2にバイアスするVBIAS電圧源が含まれています。このバイアス電圧はAIN6チャネル上でイネーブルされ、図4に示すように熱電対に加えられます。バイアス電圧は、アナログ入力のAINMピン上でイネーブルすることもできます。AINMのバイアス電圧とAINPのフィルタリングしたバイアス電圧には差があり、この差は変換結果に影響する程度の大きさなので、このケースでは外付けのRとCの値を制限する必要があります。熱電対測定は絶対値測定で、変換には内部2.5Vリファレンスが使われます。使用する熱電対はTタイプです。PGAは128に設定します。kΩ、1%、3435K)。サーミスタ内部リファレンスはサーミスタに電源を供給し、この変換ではゲインは1に設定します。サーミスタの下側には抵抗RREFを使います。kΩの精密抵抗(0.05%、10ppm/°C)です。サーミスタに生じる電圧VNTCは次式で表されます。ここで、VREFはリファレンス電圧、ADCCODEはAD7124-4から読み込んだコード、224はADCの最大コードです。サーミスタの抵抗RNTCは次式で表されます。kΩ、VREFはリファレンス電圧です。これらの式をまとめると次式が得られます。AD7124-4のフルスケール・コード(224)です。この抵抗は、下に示すサーミスタの式に基づくルックアップ・テーブルを使用して、マイクロコントローラ内で温度に変換されます。kΩの抵抗はアナログ入力のヘッドルームも提供します。この抵抗は誤配線時の電流を制限するので、回路保護の役割も果たします。回路ノートCN-0384には、熱電対センサーとAD7124-4の接続、および変換の線形化またはポスト処理に関する詳細が示されています。電圧励起型圧力センサーは図6に示すように接続し、電流励起型圧力センサーは図7に示すように接続します。24PCDFA6D)を使用します。V)がセンサーを励起します。AVDDを使用してロードセルを励起した場合は、励起電圧をADCのリファレンスとして直接使用することができます。センサーの上側と下側には、AD7124-4のバッファのヘッドルーム要件を満たすために抵抗が追加されています。使用ゲインは16です。この場合も、PGAは16に設定します。kΩの精密抵抗はリファレンス電圧を生成します。この仕組みはレシオメトリック構成となり、励起電流値に変動が生じてもシステムの精度には影響しません。回路基板には、センサーの下側をAD7124-4のGNDまたはパワー・スイッチに接続するオプションが含まれています。述べたように、アナログ入力とリファレンス入力には、ADCサンプリング周波数の整数倍の周波数で生じる干渉を除去するために、アンチエイリアス・フィルタが組み込まれています。過電圧が生じた場合は、直列抵抗も電流を制限します。プライマリ・センサーのシミュレーション回路には、センサー・シミュレーションを可能にする抵抗ネットワークとポテンショメータが含まれています(図1に示すプライマリ・センサー・シミュレーション回路)。Vまで変えることができます。この回路は、変換に内部リファレンスを使用しています。AD7124-4のゲインは1に設定され、アナログ入力バッファはイネーブルされています。この構成では、外部センサーを接続することなく回路を評価することができます。Packageに収録)は、初期化と構成設定、アナログ入力のデータ処理、アナログ出力の制御、およびHART通信を行います。以上で述べたすべてのセンサーには、線形化つまり補正が必要です。この線形化はソフトウェアで行います。RTDセンサーと熱電対センサー、および必要な線形化の詳細については、回路ノートCN-0381、回路ノートCN-0383、および回路ノートCN-0384を参照してください。mAのループ給電出力ドライバを備えた低消費電力の高精度16ビットDACが組み込まれています。このデバイスは、フィールド計測器のアナログ出力に必要なすべての機能を備えています。AD5421は、SPIインターフェースを介してマイクロコントローラに接続できます。mAループに関連するさまざまな診断機能も含まれています。MΩの抵抗分圧器を介して、計測器のループ端子の電圧を測定できます。内蔵センサーを介してチップ温度を測定することも可能です。AD5421のすべての診断は、マイクロコントローラによって設定と読込みを行うことができますが、AD5421を自律的に動作させることもできます。mAアラーム電流にセットします。このアラーム電流は、フィールド計測器が動作しなかったことをホストに通知します。ソフトウェアは、出力電流がある値から別の値へ変化する際に、HART通信の障害を防ぐため、そのあらゆる変化を管理します。FSKモデムが組み込まれています。このモデムは標準UARTインターフェースを介してマイクロコントローラに接続され、送信要求(RTS)信号とキャリア検出(CD)信号をやり取りします。μFの容量分圧器によって必要な振幅にスケーリングされてAD5421のCINピンにカップリングされ、ここでDAC出力と結合し、出力電流を駆動して変調します。HART入力は、LOOP+からシンプルなパッシブRCフィルタを介して、AD5700のADC_IPピンにカップリングされます。RCフィルタは、HART復調器の第1段バンドパス・フィルタとして機能するほか、システムの電磁耐性も改善します。これは、過酷な工業環境で使用される信頼性の高いアプリケーションにとって重要です。HARTインターフェースを過電圧から保護します。Vを超えないように選択してください。TVSリーク電流は電流出力精度に影響を与える可能性があるので、この部品を選ぶ際には、所定のループ電圧および温度範囲におけるリーク電流に注意してください。外付けのデプレッション型FETをAD5421とともに使用すれば、ループ電圧を最大限まで上げることができます。回路は、ループ出力に直列に接続した1組のダイオードによって、逆極性から保護されています。ループに直列に接続されたフェライト・ビーズは、4700pFのコンデンサとともにシステムのEMC性能を改善します。ループ端子間にはこれ以上の容量のコンデンサを使用しないでください。これはHARTネットワーク仕様による制約です。4.7Vの低リーク・ツェナー・ダイオードは、AD5421のCOMピンとLOOPピンの間に誤って外部電圧が加わった場合(たとえば回路のデバッグ中)に、AD5421のオンチップ50Ωループ検出抵抗を保護します。mAまでのループで使用できる限られた電力量で作動しなければなりません。これは、あらゆるループ給電フィールド計測器設計に共通する課題です。図1に示す回路は、低消費電力と高性能の両方を実現するソリューションの一例です。このアプリケーションに使われているすべての集積回路は低消費電力を実現できるよう設計されており、回路はその内蔵機能を利用して、柔軟な電力管理構造と最適なループ給電ソリューションを実現します。mAのループ電圧を電源に使用し、安定化された低電圧を残りの回路に供給します。12Vの範囲で設定可能です。図1の回路は、9V電源電圧オプションを使用しています。mAループから絶縁されています。ADG5433は、マイクロコントローラのクロックを使用して、トランスを駆動する9Vの非オーバーラップ矩形波を生成します。トランスは2:1の電圧比で動作します。2次側の4.5Vは、AD7124-4用の低ノイズ3.3V電源を生成するために、ADP162によって整流され、安定化されます。AD7124-4のアナログおよびデジタル3.3V電源は、ともにADP162レギュレータによって供給されます。デジタル回路からのノイズがアナログ部分に入り込むのを防ぐために、フィルタ(L1/R19)が組み込まれています。AD5421は、ループ側の3.3Vロジック電源を供給します。この電源は、マイクロコントローラとAD5700が直接使用します。μF)は、ループからの干渉がアナログ回路に影響を与えないようにします。回路によって生じる干渉、特にコントローラ回路やデジタル回路によって生じる干渉が、ループに入り込むのを防止します。これは、HART通信の信頼性を確保する上で重要です。μF)を介して供給されます。mAループ出力に入り込むのを防ぐので、ループ給電アプリケーションにとって非常に重要です。このノイズがループに入り込むと、HART通信に悪影響を与えます。pFのコンデンサを取り付けた外付け水晶振動子をXTAL1ピンとXTAL2ピンに接続して使用します。これは消費電力を最も小さくする選択肢です。AD7124-4の主な利点の1つは、3つの内蔵パワー・モードの1つを選択できる柔軟性を備えていることです。消費電流、出力データレートの範囲、およびRMSノイズは、パワー・モードを選択することによって調整できます。mAの装置や携帯型装置では、ローパワーまたはミドルパワー・モードが最良の選択です。消費電力があまり問題とならないようなプロセス制御システムには、フルパワー・モードを使用してノイズを低く抑えることができます。このループ給電回路では、ミドルパワー・モードを使用します。パワー・モードの詳細については、AD7124-4のデータシートを参照してください。AD7124-4のPSWグラウンド・スイッチ・ピンは、圧力トランスデューサ接続時の励起/電源を制御します。計測器の電源をオンにすると、このスイッチはデフォルトでオフになります。mAループ出力における電源オン時のスパイク発生の可能性が最小限に抑えられます。RTDセンサーを接続した場合、センサーの電源はAD7124-4のプログラマブル電流源から供給されるので、そのパワー・モードはソフトウェアによってすべて制御されます。同様に、熱電対センサーの場合は、バイアス電圧と絶対リファレンスがAD7124-4に組み込まれているので、これらもソフトウェアによって制御されます。ソフトウェアマイクロコントローラは、SPIインターフェースを使用してAD7124-4とAD5421に接続され、UARTインターフェースUART0を介してAD5700と通信します。ソフトウェアは、もう1つのUART(マイクロコントローラのインターフェース)であるUART1を介してマイクロコントローラにダウンロードされます。Tタイプ熱電対に合わせて設定されます。AD7124-4は、連続変換モードで動作します。したがって、DOUT/RDYピンもマイクロコントローラ上の割り込みに接続されます。ADCから変換結果が得られるごとにマイクロコントローラへの割込みが生成されて、変換結果が読み込まれます。マイクロコントローラがデータの線形化と処理を行います。Packageに含まれています。このソフトウェアは、この回路ノートに述べたすべてのセンサー・タイプに対応しています。Packageに含まれています。コード例には、ハードウェアの機能と能力を示すための、基本的なHARTスレーブ・コマンド応答が含まれています。HART通信のプロトコル層は含まれていません。バリエーション回路AD7124-4には高性能で非常に柔軟なアナログ・フロントエンドが搭載されており、4個の差動アナログ入力用または7個の疑似差動アナログ入力用のピンと、電圧リファレンスおよび下側パワー・スイッチ用の追加ピンがあります。そのため、抵抗ブリッジ・センサー、抵抗温度センサー、熱電対など、タイプの異なる複数のアナログ・センサーに直接接続できます。したがって、フィールド計測器ソリューションを、この回路ノートに示したセンサー・タイプだけに限定する必要はありません。このデバイスは、ほぼあらゆるセンサーを使用したフィールド計測器に対応可能です。AD7124-8は、AD7124-4の代わりに使用することができます。性能は、AD7124-4もAD7124-8も同じです。AD7124-8には8個の差動用または15個の疑似差動用の入力があるので、多数のチャンネルを必要とするアプリケーションに適しています。AD5421は、保護回路を介してループに直接接続できます。図8に示すように、AD5421とループ電源の間にデプレッション型NチャンネルMOSFETを接続することができます。mAアナログ出力の精度が向上します。これによりループ内で許容できる最大電圧がMOSFETの定格レベルまで増加します。追加のMOSFETがHART通信に影響を与えることはありません。MHzの水晶振動子とともに使用しています。これは最小限の消費電力を実現できる構成です。精度0.5%の高精度内部発振器を組み込んだAD5700-1を使用することもできます。μAまで増加しますが、外付け水晶振動子が不要になるので、この方法を選べば、コストと必要ボード面積を減らすことができます。DACに適しています。最後に、ADuM1441の代わりとなり得るアイソレータ製品には幅広い選択肢があり、ADuM1440、ADuM1442、ADuM1445、ADuM1446、ADuM1447、ADuM1240、ADuM1241、ADuM1245、およびADuM1246を使用することができます。回路の評価とテスト回路ハードウェア図1に示す回路は、図9に示すDEMO-AD7124-DZプリント基板(PCB)を基に構成されています。DEMO-AD7124-DZプリント回路基板DEMO-AD7124-DZ回路基板には、システム評価を容易にする追加機能が含まれています。RTD熱電対または圧力センサーは、8ピン・コネクタJ5を介して接続できます。RTSおよびCD用のテスト・ポイントがあります。4ピン・コネクタを使用すれば、マイクロコントローラにコードをダウンロードできます。RTD、熱電対、および電圧/電流励起圧力センサーを使用するフィールド計測器用の完全なCコード例も含まれています。このCコードを使用すれば、回路のすべてのハードウェア・ブロックと機能の検証と評価、およびHARTインターフェース機能の部分的な検証を行うことができます。Foundation)へお問い合わせください。容易にするために、回路には多数の電流測定用テスト・ポイントが設けられています。Ωの抵抗が組み込まれています。Ω抵抗が組み込まれています。Ω抵抗の両側には、複数のテスト・ポイントが設けられています。このセットアップは、各抵抗での電圧降下を測定して、電源電流を中断させたり回路に悪影響を与えたりすることなく、電流を計算することを可能にします。回路の構成は以下の通りです。V)の電源電流を示します。これらの電流成分を合計すると、回路自体のためにループから供給される全電流量が得られます。mAとするための可変電流成分が含まれていません。V電源からの電流値であり、これは、センサー、AD7124-4、およびSPI絶縁2次側の電源として使われます。mAループ出力電流時の許容量内に十分収まります。センサー入力性能4線式RTD4線式RTDに接続した場合のシステム性能を図10に示します。ここでは、BグレードのPt100センサーを使用します。AD7124-4の構成は以下の通りです。RTD測定ADCから読み出した変換値を、マイクロコントローラ内で線形化しました。Pt100センサーの温度を0°Cから100°Cまで変化させ、回路基板を25°Cに保ちました。デモの精度を図10に示します。デモの測定精度は、BグレードPt100センサーの規定精度内です。RTD3線式RTDに接続した場合のシステム性能を図11に示します。ここでは、BグレードのPt100を使用します。構成は以下の通りです。RTD測定Pt100センサーの温度を0°Cから100°Cまで変化させ、回路基板を25°Cに保ちました。ADCから読み出した変換値を、マイクロコントローラ内で線形化しました。これにより、実際の温度と回路基板による測定温度の誤差が得られています。内部オフセット・キャリブレーションとフルスケール・キャリブレーションは、温度を変化させる前に25°Cで行いました。このキャリブレーション後の3線式Pt100は、BグレードPt100に許容されるエンベロープ内に十分収まっています。デモの精度を図11に示します。デモの測定精度は、BグレードPt100センサーの規定精度内です。熱電対Tタイプ熱電対に接続した場合のシステム性能を図12に示します。構成は以下の通りです。SPSチャンネル:AIN2/AIN3内部リファレンスを選択アナログ入力バッファをイネーブル極性:バイポーラAD7124-4のフルスケール誤差は工場でゲイン1にキャリブレーションされているので、それ以外のキャリブレーションは行っていません。Tタイプ熱電対測定(冷接点を周囲温度に維持)図12では、冷接点を25°Cに保って熱電対を0°Cから100°Cまで変化させています。ADCから読み出した変換値の処理と線形化は、マイクロコントローラ内で行いました。Tタイプ熱電対の精度は、1°Cまたは0.75%のいずれか大きい方です。サーミスタも、ある程度誤差を増加させます。この回路に使われているサーミスタの精度は、1%または1°Cのいずれか大きい方です。実際の温度と測定温度の差を図12に示します。結果は、熱電対/サーミスタの組合わせに対する規定値の範囲内に十分収まっています。測定は、熱電対を25°Cに維持し、冷接点を0°Cから80°Cまで変化させて繰り返し行いました(図13参照)。システムの全体的精度は1.75°Cですが、これは、Pt100センサーなど、より高精度の冷接点を使用することによって改善できます。Tタイプ熱電対測定(熱電対を周囲温度に維持して冷接点を変化させる)圧力ノイズ・テストは、圧力センサーを接続した状態で行いました。アナログ・フロントエンドと、ボードの他の回路部分の相互作用によって影響を受ける可能性がある要素は、主にノイズのレベルです。このため、テストはシステムのノイズと、関連する分解能性能に焦点を当てて行いました。デモは、HART通信によりkPa単位の圧力を表すデータを送信するように構成し、100個のサンプルを収集して、性能を定量化するための基本的なデータ解析を行いました。24PCDFA6D)を接続して行い、2回目のテストは、短絡状態の入力によって生成された入力信号を使用して行いました。テストにあたっては、電流源と電圧によりセンサーを励起しました。電圧モードでのAD7124-4の構成は以下の通りです。チャンネルにセンサーを接続リファレンス:REFIN2(圧力センサーの検出抵抗によって提供されるリファレンス)電流励起モードでのAD7124-4の構成は以下の通りです。チャンネルにセンサーを接続リファレンス:REFIN1(5.6kΩのリファレンス抵抗を接続REFIN1端子間に接続)性能の概要を表2に示し、信号プロットを図14から図17に示します。ADG5433WBRUZカートに入れるPCサイトでは製品の購入が可能です。表示されている価格は、1個あたりの価格です。戻るカートに入れるお住まいの国を選択してください在庫を確認analog.comサイトから購入できるボードは、最大で2枚までとなります。3枚以上の購入をご希望の場合は、正規販売代理店からご購入ください。価格は1個当たりの米ドルで、米国内における販売価格(FOB)で表示されておりますので、予算のためにのみご使用いただけます。その価格は変更されることがあります。レートにより決定されます。担当営業にお問い合わせください。評価用ボードおよび評価用キットの表示価格は1個構成としての価格です。ccкийアナログ・デバイセズは、ウェブサイトの利便性を向上させるためにCookieを使用しています。弊社の会員サービスへ安全にログイン頂くための必要不可欠なCookieと、機能性を高めウェブサイトを最適化するためのCookieがあります。ウェブサイト上での活動データの収集は、弊社の製品およびサービスを改善するために使用されます。当サイトが提供できる最高のパフォーマンスと機能をお使いいただくために、クッキーを承認することをお勧めします。クッキーの詳細をご覧ください。プライバシーポリシーの詳細はこちらをご覧ください。承認して続ける承認して続ける使用されるCookieは、次のように分類されます。必要不可欠なCookie:analog.comの閲覧に必要、または機能的に提供される特定のCookieです。顧客情報をネットワーク送信するという目的に使用されます。お客様が要求するオンラインサービス(技術問合せ送信や、オンラインでの製品購入など)を提供するために必要不可欠です。分析/パフォーマンスCookie:これらのCookieにより、訪問者の数を認識してカウントし、訪問者がWebサイトをどのように移動するかなど、ウェブ分析またはその他の形式の情報を測定できます。これにより、たとえばユーザーが探しているものを簡単に見つけられるようにウェブサイト上のリンクを設定/調整するなど、ユーザビリティの改善に役立ちます。機能的Cookie:これらのCookieは、お客様が当社のウェブサイトに戻ったときにお客様を認識するために使用されます。これにより、コンテンツをパーソナライズし、個人設定(言語や地域の選択、会員サービスへのログイン情報など)を記憶することができます。これらのCookieの情報が失われると、サービスが機能しなくなる場合がありますが、ウェブサイトが機能しなくなることはありません。ターゲティング/プロファイリングCookie:これらのCookieは、当社のWebサイトへのアクセス、およびサービスの使用、アクセスしたページ、追跡したリンクを記録します。この情報を使用して、ウェブサイトとそこに表示される広告を顧客の興味に関連するものにします。その目的のためにこの情報を第三者と共有する場合があります。時間のないエンジニアの皆さんのために、セミナー情報や興味のある製品に関連したさまざまな技術情報を集めてタイムリーにお届けします。AnalogDialogueなどもご紹介しています。