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连接/参考器件 ADuCM360：集成双通道Σ-Δ型ADC和ARM Cortex-M3的精密模拟微控制器 ADuCM361：集成单通道Σ-Δ型ADC和ARM Cortex-M3的精密模拟微控制器 ADP1720：50 mA、高压、微功耗线性稳压器 OP193：精密、微功耗单通道运算放大器 ADR3412：微功耗、高精度1.2 V基准电压源 评估和设计支持 电路评估板 CN-0319电路评估板(EVAL-CN0319-EB1Z) 设计和集成文件 原理图、布局文件、物料清单 电路功能与优势 图1所示电路是一款完整的环路供电型热电偶温度测量系统，使用精密模拟微控制器的PWM功能控制4 mA至20 mA输出电流。 图1. ADuCM360控制4 mA至20 mA基于环路的温度监控电路（原理示意图：未显示所有连接和去耦） 本电路将绝大部分电路功能都集成在精密模拟微控制器ADuCM360上，包括双通道24位Σ-Δ型ADC、ARM Cortex-M3处理器内核以及用于控制环路电压高达28 V的4 mA至20 mA环路的PWM/DAC特性，提供一种低成本温度监控解决方案。 其中，ADuCM360连接到一个T型热电偶和一个100 Ω铂电阻温度检测器(RTD)。RTD用于冷结补偿。低功耗Cortex-M3内核将ADC读数转换为温度值。支持的T型热电偶温度范围是-200℃至+350℃，而此温度范围所对应的输出电流范围是4 mA至20 mA。 本电路与电路笔记CN-0300中描述的电路相似，但本电路具有以更高分辨率的PWM驱动4 mA至20 mA环路的优势。基于PWM的输出提供14位分辨率。有关温度传感器与ADC的接口，以及RTD测量的线性化技巧详细信息，请参考电路笔记CN-0300和应用笔记AN-0970。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 电路描述 电路采用线性稳压器ADP1720供电，可将环路加电源调节至3.3 V，为ADuCM360、运算放大器OP193和可选基准电压源ADR3412提供电源。 温度监控器 本部分电路与CN-0300(《提供4 mA至20 mA输出的完整闭环精密模拟微控制器热电偶测量系统》)中描述的温度监控器电路相似，使用ADuCM360的下列特性： ● 24位Σ-Δ型ADC内置PGA，在软件中为热电偶和RTD设置32的增益。ADC1在热电偶与RTD电压采样之间连续切换。 ● 可编程激励电流源驱动受控电流流过RTD。双通道电流源可在0 μA至2 mA范围内以一定的阶跃进行配置。本例使用200 μA设置，以便将RTD自热效应引起的误差降至最小。 ● ADuCM360中的ADC内置了1.2 V基准电压源。内部基准电压源精度高，适合测量热电偶电压。 ● ADuCM360中ADC的外部基准电压源。测量RTD电阻时，我们采用比率式设置，将一个外部基准电阻(RREF)连接在外部V REF +和V REF -引脚上。由于该电路中的基准电压源为高阻抗，因此需要使能片内基准电压输入缓冲器。片内基准电压缓冲器意味着无需外部缓冲器即可将输入泄漏影响降至最低。 ● 偏置电压发生器(VBIAS)。VBIAS功能用于将热电偶共模电压设置为AVDD_REG/2 (900 mV)。同样，这样便无需外部电阻，便可以设置热电偶共模电压。 ● ARM Cortex-M3内核。功能强大的32位ARM内核集成了126 KB闪存和8 KB SRAM存储器，用来运行用户代码，可配置和控制ADC，并利用ADC将热电偶和RTD输入转换为最终的温度值。它还可控制PWM输出，驱动4mA至20 mA环路。出于额外调试目的，它还可以控制UART/USB接口上的通信。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 通信 ● 使用OP193对16位PWM输出进行外部缓冲，并控制外部NPN晶体管BC548。通过控制此晶体管的VBE电压，可将经过47.5 Ω负载电阻的电流设置为所需的值。这样就针对4 mA至20 mA输出提供优于±0.5℃的精度（–200℃至+350℃，参考测试结果）。 ● 使用内部DAC为OP193提供1.2 V基准电压。或者，也可以使用1.2 V精密基准电压源ADR3412，获得温度范围内更高的精度。该外部基准电压源功耗与内部DAC相近(~50 μA)。参见“功耗测量测试”部分。 通过ADuCM360片上16位PWM（脉冲宽度调制）控制4 mA至20 mA环路。通过软件可配置PWM的占空比，以便控制47.5 Ω R LOOP 电阻上的电压，进而设置环路电流。请注意，R LOOP 的顶端连接ADuCM360地。R LOOP 的底端连接环路地。由于这个原因，ADuCM360、ADP1720、ADR3412和OP193的输出电流，加上滤波PWM输出设置的电流，一同流过R LOOP 。 R1和R2的结点电压可表示为： V R12 = (V RLOOP + V REF ) × R2/(R1 + R2) - V RLOOP 环路建立后： V IN = V R12 由于R1 = R2： V IN = (V RLOOP + V REF )/2 - V RLOOP = V REF /2 - V RLOOP /2 V RLOOP = V REF - 2V IN 当V IN = 0时流过满量程电流，此时V RLOOP = V REF 。因此，满量程电流为V REF /R LOOP ，或者≈24 mA。当V IN = V REF /2时，无电流流过。 V IN 处的OP193放大器阻抗非常高，并且不会加载PWM滤波输出。放大器输出仅发生少许变化，约为0.7 V。 范围边界处（0 mA至4 mA以及20 mA至24 mA）的性能不重要，因此供电轨处的运算放大器性能要求不高。 R1和R2的绝对值不重要。但是，R1和R2的匹配很重要。 ADC1用于温度测量，因此本电路笔记直接适用于只有一个ADC的ADuCM361。EVAL-CN0319-EB1Z评估板包括标记为V R12 点的电压测量选项，测量时使用ADuCM360上的ADC0输入通道。该ADC测量可用于PWM控制软件的反馈，调节4 mA至20 mA电流设置。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 编程、调试和测试 ● UART用作与PC主机的通信接口。这用于对片内闪存进行编程。它还可作为调试端口，用于校准滤波PWM输出。 ● 两个外部开关用来强制该器件进入闪存引导模式。使SD处于低电平，同时切换RESET按钮，ADuCM360将进入引导模式，而不是正常的用户模式。在引导模式下，通过UART接口可以对内部闪存重新编程。 代码说明 用于测试本电路的源代码可从ADuCM360和ADuCM361产品页面下载（zip压缩文件）。源代码使用示例代码随附的函数库。 图2显示了利用Keil μVision4工具查看时项目中所用的源文件列表。 图2. Keil μVision4中查看的源文件 11386-002 温度监控器 ADC1用于热电偶和RTD上的温度测量。本节代码拷贝自电路笔记CN-0300。详情请参见该电路笔记。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 通信部分 需调节PWM滤波输出，以便确保最小温度时的4 mA输出以及最大温度时的20 mA输出。提供校准程序，使用#define CalibratePWM参数可轻松包含或移除该程序。 若需校准PWM，接口板(USB-SWD/UART)必须连接至J1和PC上的USB端口。可使用“超级终端”等COM端口查看程序来查看校准菜单并逐步执行校准程序。 校准PWM时，应将VLOOP+和VLOOP–输出端连接至精确的电流表。PWM校准程序的第一部分调整DAC以设置20 mA输出，第二部分则调整PWM以设置20 mA输出。用于设置4 mA和20 mA输出的PWM代码会存储到闪存中。 UART配置为波特率19200、8数据位、无极性、无流量控制。如果本电路直接与PC相连，则可以使用HyperTerminal或CoolTerm等通信端口查看程序来查看该程序发送给UART的结果，如图3所示。 要输入校准程序所需的字符，请在查看终端中键入所需字符，然后ADuCM360 UART端口就会收到该字符。 图3. 校准PWM时的“超级终端”输出 校准后，演示代码关断UART时钟，进一步节省功耗。 校准系数保存在闪存内，因此不必每次在电路板上电时运行校准程序，除非VLOOP电平发生改变。 代码流程图见图4。 图4. 代码流程图 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 常见变化 该电路包括HART通信尺寸以及外部基准电压源尺寸。 电路评估与测试 本文档不含温度检测部分，因为这部分内容已在CN-0300中涉及。本文档重点关注温度-电流输出的性能。 PWM差分非线性(DNL) 首先测量滤波PWM输出的DNL。图5中的DNL曲线显示，在关键的4 mA至20 mA范围内具有优于0.3 LSB的典型性能。在PWM输出端利用二阶滤波器执行这些测试。使用两个47 kΩ电阻和两个100 nF电容，如图1所示。 图5. 电路的典型DNL性能 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 温度-电流输出 图6中的设置用来测试电路的通信部分。 PC通过UART将温度值发送到ADuCM360，然后ADuCM360根据该值调节PWM输出。环路电流经测量并记录。 1℃的温度提升相当于： (20 mA – 4 mA)/550 = 0.029029 mA 图6. 测量设置 表1. 温度和预期电流 CN-0300（DAC控制）和CN-0319（PWM控制）中的环路电流测量误差见图7。 图7. DAC控制(CN-0300)和PWM控制(CN-0319)两种情形下电流环路误差与温度读数的关系 这些结果显示校准后，无反馈PWM控制环路的精度优于有反馈的DAC控制环路。 若需更高精度，可增加反馈环路。这将需要使用ADuCM360并使能第二个ADC来监控环路。它将增加功耗（ADC0导通），并降低环路的响应速度。 电流环路的更新速率取决于CPU和ADC配置。在示例代码中，CPU速度设为1 MHz，ADC频率为5 Hz。ADC对结果求平均值前，先转换RTD和热电偶上的一部分样本。样本数由参数SAMPLEN0定义。在示例代码中，其默认值设为8。这将使电流环路的更新速率为740 ms。 如需更快的环路响应时间，可减少SAMPLEN0。 功耗测量测试 正常工作时，整个电路的功耗通常为2 mA。保持在复位状态时，整个电路的功耗不到550 μA。 为方便低功耗操作，可编程内部CLKSYSDIV寄存器以降低ADuCM360/ADuCM361内核工作速度，使低功耗系统时钟等于8 MHz。另外，编程CLKCON0寄存器可允许将16 MHz内核频率分频至二进制的2至128倍。本示例代码中，使用8作为时钟分频值，内核速度为1 MHz。 主ADC以增益32使能。还使能PWM和DAC，用于环路通信。 禁用所有未使用的外设，最大程度减少功耗。 表2列出整个电路中的各项I DD 功耗。 表2. 温度监控电路元件的I DD 典型值 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

连接/参考器件 ADuCM360：低功耗、精密模拟微控制器 AD5421：16位、环路供电、4 mA至20 mA DAC AD5700：低功耗HART调制解调器 评估和设计支持 电路评估板 CN0267电路评估板(DEMO-AD5700D2Z) 设计和集成文件 原理图、布局文件、物料清单、代码示例 电路功能与优势 图1所示电路是一款完整的智能工业环路供电现场仪器，提供4 mA至20 mA模拟输出和可寻址远程传感器高速通道(HART)接口。HART是一种数字双向通信，可在4 mA至20 mA模拟电流信号之上调制一个1 mA峰峰值频移键控(FSK)信号。它可实现众多功能，例如远程校准、故障查询和过程变量传输；这些功能在诸如温度和压力控制等应用中是必须的。 该电路已通过兼容性测试和验证，并通过了HART通信基金会(HCF)的注册。这一成功注册可让电路设计人员极其放心地使用电路中的一个或全部元件。 该电路使用了超低功耗精密模拟微控制器ADuCM360、4 mA至20 mA 16位环路供电数模转换器(DAC) AD5421，以及业界功耗最低、尺寸最小的HART兼容型IC调制解调器AD5700。 电路描述 模拟前端接口 ADuCM360模拟前端集成双通道、高性能、24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)。同时还集成了可编程增益仪表放大器、精密带隙基准电压源、可编程电流源、灵活的多路复用器以及其它许多特性。该器件允许直接与多个模拟传感器对接，如压力传感器电桥、电阻式温度传感器、热电偶以及工业用途的其它各类传感器。 图1表示连接主要桥式传感器与辅助电阻式温度传感器的示例电路。而ADuCM360具有灵活的前端，允许进行除此之外的其它各种配置，满足各种类型的精密模拟传感器应用要求。 主传感器输入 ADuCM360的片内ADC0测量现场仪器的主传感器，在图1中表示为桥式传感器。该传感器通过一个RC滤波器网络连接至模拟输入引脚AIN0和AIN1，以便增强系统抵抗电磁干扰的能力。共模滤波器带宽约为16 kHz，差模带宽为800 Hz。 ADuCM360的VREF+和VREF-基准电压输入检测电桥的激励电压并启动电路的比率工作模式，使测量独立于传感器电源电压的确切值。若应用需要，则片内接地开关可动态断开电桥的激励电压，降低功耗。 辅助传感器输入 本电路使用100 Ω铂(Pt)电阻温度检测器(RTD)作为辅助传感器。RTD能够检测主传感器的温度，因此，如果必要，可对主传感器进行温度补偿。 ADuCM360可编程电流源通过AIN4引脚为RTD提供电源。ADuCM360上的ADC1利用配置为差分输入的AIN3和AIN2引脚，测量RTD的电压。利用精密电阻(RREF)，对流过RTD的确切电流值进行检测，并使用ADC1的AIN7引脚测得。ADC1使用片内带隙基准电压源。 数字数据处理、算法和通信 所有现场仪器的数字功能均由ADuCM360 32位ARM Cortex M3 RISC处理器提供，该处理器集成128 k字节非易失性flash/EE存储器、8 k字节SRAM，以及一个支持有线（2× SPI、UART、I2C）通信外设的11通道直接存储器访问(DMA)控制器。 演示软件可进行初始化和配置、处理来自模拟输入的数据、控制模拟输出，并进行HART通信。 模拟输出 AD5421集成16位低功耗精密DAC，该DAC带4 mA至20 mA环路供电输出驱动器，可提供现场仪器模拟输出所需的全部功能。 AD5421通过SPI接口与ADuCM360控制器对接。 AD5421还集成了一系列与4 mA至20 mA环路相关的诊断功能。辅助ADC可通过连接至VLOOP引脚上的20 MΩ/1 MΩ电阻分压器测量仪器环路端的电压。该ADC还可通过集成式传感器测量芯片温度。ADuCM360控制器可配置并读取AD5421的全部诊断数据，但AD5421也可采用自主工作方式。 例如，若控制器和AD5421之间的通信发生故障，AD5421将在一段时间后自动设置其模拟输出为3.2 mA报警电流。此报警电流将现场仪器工作故障这一情况汇报给主机。 输出电流值的任何改变都受到软件的控制，以防对HART通信产生干扰。（参见“模拟变化率”部分）。 HART通信 AD5700集成完整的HART FSK调制解调器。该调制解调器通过标准UART接口，伴随请求发送(RTS)和载波检测(CD)信号实现与ADuCM360控制器的连接。 HART输出通过0.068 μF/0.22 μF容性分压器调整至所需幅度，并耦合至AD5421的CIN引脚，然后与DAC输出一同驱动和调制输出电流。 HART输入通过一个简单的有源RC滤波器，从LOOP+端耦合至AD5700的ADC_IP引脚。RC滤波器作为第一级，用作HART解调器的带通滤波器，同时增强系统抵抗电磁干扰的能力——这对于稳定工作在恶劣工业环境中的应用而言非常重要。 AD5700低功耗振荡器采用与XTAL1和XTAL2引脚直接相连的3.8664 MHz外部晶振，产生HART调制解调器的时钟。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 输出保护 瞬变电压抑制器(TVS)保护4 mA至20 mA HART接口免受过压影响。其额定电压不应超过AD5421在REGIN引脚上的60 V绝对最大电压。请注意，TVS泄漏电流可能会影响电流输出精度；因此，选用此器件时，需关注一定环路电压和温度范围下的泄漏电流。 可使用外部耗尽型FET与AD5421搭配工作，提高环路电压最大值。 本电路具有保护功能，通过与环路输出相串联的一对二极管保护电路免受极性反转的影响。 铁氧体磁珠与环路串联，该串联部分与4700 pF电容一同提升系统的EMC性能。由于HART网络的规格限制，请勿在环路端点处使用更高数值的电容。 4.7 V低泄露齐纳二极管保护AD5421的片内50 Ω环路检测电阻免受AD5421的COM引脚和LOOP-引脚间意料之外的外部电压影响（例如，对ADuCM360编程或调试电路时）。 电源和电源管理 包括传感器驱动电流在内的完整现场仪器电路必须工作在4 mA至20 mA环路提供的限量电源下。这对所有环路供电现场仪器设计而言，都是一个普遍的难题。图1中的电路提供了低功耗以及高性能解决方案的一个实例。应用中用到的全部三个集成电路均针对低功耗而设计，并且电路依靠各自的集成特性提供灵活的电源管理结构和性能最优的环路供电解决方案。 AD5421采用4 mA至20 mA环路电压供电，为电路的其余部分提供经过调节的低电压。 AD5421的REGOUT电压在1.8 V至12 V范围内引脚可编程，具体电压值取决于电路要求。图1中的电路采用3.3 V电源电压选项，作为所用输入传感器的一个实例。然而，由于ADuCM360和AD5700具有更宽的电源电压范围，因此可采用不同的电源电压，以满足应用要求。 REGOUT RC滤波器(10 μF/10 Ω/10 μF)有助于防止传感器模拟前端受到来自环路的任何干扰的影响。它还能防止电路产生的任何干扰（尤其是控制器和数字电路产生的干扰）回流耦合至环路，这对于可靠的HART通信而言非常重要。 AD5700 HART调制解调器通过一个额外的RC滤波器供电(470 Ω/1 μF)。该滤波器在环路供电应用中的作用非常重要，因为它可防止AD5700的电流噪声与4 mA至20 mA环路输出进行耦合；若非如此，将影响HART通信。在静默测试期间，特地通过HART带内噪声解决4 mA至20 mA环路噪声性能问题。AD5700调制解调器使用外部晶振，通过将XTAL1和XTAL2上的8.2 pF电容接地，在可达到的功耗范围中选择最低值。 ADuCM360具有极为灵活的内部电源管理功能，提供所有内部模块的许多供电和时钟选项，并且当软件调用时，允许针对特定的仪器应用，在要求的功能、性能和功耗之间取得最佳平衡。请参考ADuCM360产品页面和AN-1111应用指南。 模拟前端AVDD通过另一个滤波器（10 μF/铁氧体磁珠/1.6 Ω/10 μF）供电，以便最大程度针对低压传感器信号减少电源噪声，获得更佳性能。 ADuCM360的GND_SW接地开关引脚控制主传感器的激励和电源。仪器上电时，开关默认为关闭。这一默认设定允许在开启传感器之前对系统进行全面配置，包括适当的电源模式，从而最大程度降低4 mA至20 mA环路输出上可能存在的任何上电尖峰。 类似地，辅助传感器采用ADuCM360的可编程电流源供电，因此可通过软件完全控制其电源输入。 ADuCM360软件 可在CN-0267设计支持包中找到演示本电路功能和性能的基本代码示例。 代码示例包括基本HART从机命令响应，用于演示硬件的功能和特性。代码示例不包括HART通信的协议层。 常见变化 ADuCM360具有一个高性能且非常灵活的模拟前端，提供12个模拟输入引脚以及供基准电压源和接地开关使用的额外引脚。它允许与多个各类模拟传感器直接接口，比如任意的阻性桥式传感器、电阻式温度传感器或热电偶。由于可用于几乎所有的传感器现场仪器，这款现场仪器解决方案并不局限于温度补偿型压力测量。 在模拟前端只需一个Σ-Δ型ADC的应用中，可使用ADuCM361替换ADuCM360。除了备用ADC，ADuCM361提供ADuCM360的所有特性。 ADuCM361片内DAC和外部晶体管可用于控制4 mA至20 mA环路，详情请参见CN-0300。 AD5421可通过保护电路直接与环路相连。也可在AD5421和环路电源之间连接一个耗尽型N沟道MOSFET，如图2所示。由于在本配置中使用额外MOSFET，因此可将AD5421上的电压降保持在12 V左右，降低AD5421封装的功耗，并增加4 mA至20 mA模拟输出精度。它还可将环路允许的最大电压提升至MOSFET的额定电平值。额外的MOSFET对HART通信无影响。 本电路中，AD5700与3.8664 MHz晶振共同使用，形成具有最低功耗的配置。作为替代方案，AD5700-1可配合0.5 %精度的集成式内部振荡器使用。与晶体振荡器相比，内部振荡器最多可提升225 μA调制解调器电源电流，但因为无需使用外部晶体，因此该方案同时节省了成本，降低了所需的电路板面积。 对于非环路供电的应用，则AD5410、AD5420、AD5422或AD5755是针对4 mA至20 mA DAC不错的选择。 电路评估与测试 电路硬件 图1中的电路基于图3中的DEMO-AD5700D2Z印刷电路板构建。 DEMO-AD5700D2Z电路板具有一些额外的特性，方便进行系统评估。连接器具有0.1英寸的引脚间距，允许使用可选的主级和次级传感器连接。HART兼容性测试可能需要用到HART RTS和DC信号的测试点。 DEMO-AD5700D2Z边沿上的连接器使ADuCM360信号线和UART下载/调试信号可被访问，让软件开发、代码下载和在线调试与仿真更为便捷。连接器带有小型的连接头扩展器（随DEMO-AD5700D2Z板一同提供），兼容ADI的所有基于Cortex-M3的开发工具，例如EVAL-ADuCM360QSPZ评估套件（该评估套件不随DEMO-AD5700D2Z板提供）。 图1的简化框图中未显示这些特性；然而，可在CN-0267设计支持包中的完整电路图上看到它们。设计支持包还包括完整的现场仪器C语言代码示例，可用来对全部硬件模块和电路特性进行完整的验证与评估，并对HARt接口的功能性提供一定程度的验证。有关HART接口规格和资源的详细信息，请联系HART通信基金会。 HART兼容性 DEMO-AD5700D2Z已通过HART FSK物理层规范（HCF_SPEC-054，修订版8.1）的兼容性验证，该验证采用HART物理层测试规范（HCF_TEST-2，修订版2.2）中的方法和设备。本电路板已提交HART通信基金会，并成功注册。 可在HART通信基金会(HFC)网站上找到该注册电路，产品目录为：DEMO-AD5700D2Z。 涉及的两项测试为：静默期间的输出噪声和模拟变化率。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 静默期间的输出噪声测试 当HART设备没有进行传输（静默）时，噪声不应耦合至网络上。噪声过高可能会干扰设备本身或网络上的其它设备对HART信号的接收。 对于在环路中的500 Ω负载上测得的电压噪声，其包含的宽带噪声和HART扩展频带中的相关噪声总和不能超过2.2 mV rms。此外，HART扩展频带外的噪声不应超过138 mV rms。 500 Ω负载上的噪声采用真均方根测量仪测得。此噪声作为带外噪声直接进行测量，作为带内噪声通过HCF_TOOL-31滤波器测量。也可使用示波器来检查噪声波形。 在最差情况下进行噪声测量，即4 mA输出电流。图4显示捕获的噪声波形，结果总结在表1中。 表1. 静默时的输出噪声 模拟变化率测试 这一技术规范可确保当设备调节模拟输出电流时，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信号传输。 最差情况下的模拟输出电流变化一定不能产生高于15 mV峰值电压的干扰，此数值在HART扩展频带下，通过对500 Ω负载进行测量得到。 AD5421 DAC和输出驱动器相对较快。因此，为了满足所需的系统规格，可将AD5421的硬件压摆率限值与ADuCM360软件中的数字滤波器相结合，控制输出电流的变化。 通过与AD5421的CIN引脚相连的电容，设置硬件压摆率限值。当模拟输出电流值需要改变较大的步进时，ADuCM360软件将发送到AD5421 DAC的输出电流变化分割成数个较小的步进。 使用一个示波器执行该测试，并通过HCF_TOOL-31滤波器耦合至500 Ω负载。 结果如图5所示。波形CH1显示4 mA和20 mA之间的周期性步进，直接在500 Ω负载上测得。波形CH2是HCF_TOOL-31滤波器输出端捕获的信号，将其放大10倍，并处于150 mV峰值限制之内。 电路功耗 使用两种方法来评估电路的功耗性能。 在第一种方法中，测量来自AD5421集成式电压调节器的输出电流。 考虑到最小模拟输出电流为4 mA，并且HART输出直流调制峰值为0.5 mA，则电路在正常工作模式下消耗的最大电流必须低于3.5 mA。AD5421自身工作需消耗0.3 mA的最大电流，因此留给AD5421 REGOUT输出的最大电流约为3.2 mA。 为了便于进行在线测量，DEMO-AD5700D2Z在10 Ω电阻两侧的REGOUT输出滤波器中均有测试点（T5，T6），如图6所示。此设置允许对电阻上的压降进行测量，并对电流进行计算，而无需打断电源电流或干扰电路。 结果显示在表2中，测量条件如下： . REGOUT = 3.3 V . ADuCM360 M3内核时钟 = 2 MHz . 两个ADC每秒均转换50个样本 . ADC0的两个缓冲器均开启，增益 = 8 . ADC1的两个缓冲器均开启，增益 = 16 . RTD激励电流 = 200 μA . SPI与AD5421通信的串行时钟 = 100 kHz . HART通信 电路及所有相关模拟和数字模块（包括输入传感器）的功耗在环路电流最小值为4 mA时，许可的预算之内。 表2. AD5421的电源电流（REGOUT = 3.3V） 在评估电路功耗的第二种方法中，电路经验证正常工作，执行HART通信任务时的模拟输出电流设置为4 mA最小值。结果显示电路提供4 mA电流，且HART输出信号不失真。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 主传感器输入性能 ADuCM360片内集成大部分模拟前端，因此模拟输入的性能主要由ADuCM360的规格决定。 噪声电平是受模拟前端与板上其余电路部分交互干扰的主要因素。因此，测试主要针对噪声以及相关的系统分辨率性能。 该演示配置为从主模拟输入通过HART通信发送数据，数值以压力表示，单位为kPa。捕获100个样本，完成基本数据分析以便量化性能。两项测试包括： . 第一项测试将标准压力传感器(Honeywell 24PCDFA6D)直接焊接至电路板上。 . 第二项测试采用由一组固定和可变电阻生成的主输入信号执行，如图7所示。 性能总结见表3，图8和图9显示信号曲线图。 表3. 主传感器输入噪声和分辨率 辅助传感器输入性能 与主传感器类似，辅助传感器输入的性能主要由ADuCM360的模拟前端决定（噪声性能除外）。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 模拟输入配置为通过HART通信路径向主机发送温度数据（以°C表示）。对100个样本执行两项测试，以便进行性能的量化分析。 第一项测试采用板载100 Ω铂电阻传感器进行，第二项测试则采用标准（固定）100 Ω ± 1%电阻代替板载传感器进行。 性能总结见表4，图10和图11显示信号曲线图。 表4. 辅助传感器输入噪声性能 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载