MAX1464數字傳感器信號調理器常見(jiàn)問(wèn)題解答

摘要：MAX1464是一款高性能、低成本、低功耗、多通道、基于微處理器的數字式傳感器信號調理器，該器件還集成了閃存和溫度傳感器。本文給出了用戶(hù)可能提出的各種各樣的問(wèn)題和疑問(wèn)，并針對每個(gè)問(wèn)題給出了簡(jiǎn)短的回答。若想得到更深入的解答，用戶(hù)可參考MAX1464數據資料以及該產(chǎn)品的其他相關(guān)公開(kāi)資料。另外，Maxim的技術(shù)支持小組也是一個(gè)很有益的資源，從他們那里可以獲得這里或其他相關(guān)資料中無(wú)法得到的答案。

1) 問(wèn)：什么是MAX1464?
答： MAX1464是一款高性能、低成本、低功耗、多通道、基于微處理器的數字式傳感器信號調理器，該器件還集成了閃存和溫度傳感器

2) 問(wèn)： MAX1464信號調理器的典型應用是什么？
答： MAX1464的典型應用是為傳感器的小信號輸出進(jìn)行補償、放大及線(xiàn)性化處理。傳感器類(lèi)型包括PRT、RTD、熱電偶、應變計等等。

3) 問(wèn)： 針對MAX1464，都提供哪些技術(shù)支持？
答： 我們提供各種各樣的技術(shù)支持，包括評估套件、軟件工具、程序例程、應用筆記、在線(xiàn)/電話(huà)技術(shù)支持，等等。

4) 問(wèn)： MAX1464評估套件里都有什么東西？
答： 評估套件包括一個(gè)評估板(內置MAX1464信號調理器，其典型應用電路和用于模擬MAX1464傳感器輸入的電位器)，一個(gè)用于與PC接口的MAX1464KEY，一些MAX1464樣品，和互連電纜。

5) 問(wèn)： MAX1464提供哪些軟件工具呢？
答： 軟件工具包括：
1) 編譯器，用于編程片上微控制器。
2) 硬件調試器，可以對內部功能和模塊進(jìn)行交互式控制。
3) 以及一個(gè)采用LabVIEW®編寫(xiě)的控制程序，該程序內置二階補償功能，可以在更高層次上與MAX1464進(jìn)行通信。

6) 問(wèn)： 是否提供一些MAX1464的程序例程？
答： 提供。評估套件中的軟件提供了一些例程編碼，可在Maxim網(wǎng)站上找到。例程采用匯編語(yǔ)言，包括二階補償算法、LED閃爍程序和一個(gè)典型的環(huán)路功能。

7) 問(wèn)： 有沒(méi)有一些針對MAX1464的應用筆記？
答： 有，下面給出了已發(fā)布的應用筆記的列表。同時(shí)正在編寫(xiě)其他應用筆記，未來(lái)會(huì )發(fā)布更多相關(guān)信息。
1) 二階補償(應用筆記3649)：MAX1464 Signal Conditioner, Sensor Compensation Algorithm
2) 比例電流源(應用筆記3364)：Creating a Ratiometric Current Excitation in Sensors Using the MAX1464 Signal Conditioner
3) 溫度傳感器(應用筆記3650)：MAX1464的片上溫度傳感器

關(guān)于大多數應用，MAX1463的應用筆記同樣也適用于MAX1464。

8) 問(wèn)： 每啟動(dòng)一次ADC周期，需要等待多長(cháng)時(shí)間才開(kāi)始采樣？
答： 運行ADC指令的同時(shí)ADC便啟動(dòng)采樣，這一過(guò)程將持續整個(gè)ADC周期。

9) 問(wèn)： 一次ADC轉換都要經(jīng)歷哪些過(guò)程？
答： 在轉換周期內，ADC根據ADC時(shí)鐘設置(MAX1464數據資料第32頁(yè)給出了ADC時(shí)鐘表格)連續執行采樣。Σ-Δ型轉換器在整個(gè)轉換周期內，產(chǎn)生信號的比特流輸出。這個(gè)比特流經(jīng)過(guò)數字化處理后產(chǎn)生一個(gè)16位輸出結果。隨后，停止該輸入信道的采樣。因此，如果輸入信號在A(yíng)DC轉換過(guò)程中改變了，其結果將是轉換周期內輸入的平均值。

10) 問(wèn)： 在A(yíng)DC采樣的時(shí)候，是不是從最低位或者從最高位開(kāi)始呢？
答： 與傳統的SAR型或集成轉換器不同，Σ-Δ型轉換器不是先轉換出低位或高位。在轉換周期內，比特流輸出經(jīng)過(guò)濾波。應用筆記1870，Demystifying Sigma-Delta ADCs，簡(jiǎn)要描述了Σ-Δ型轉換器，作為補充材料可供參考。

11) 問(wèn)： 在不損壞器件的前提下，MAX1464的最高電源電壓是多少？
答： 在MAX1464上接入6.0V電源似乎不會(huì )損壞器件。雖然沒(méi)有任何官方資料記載，但在實(shí)際應用中，我們將這一電壓加在A(yíng)SIC上，幾分鐘之后將電壓恢復到正常電源電壓，并未明顯損壞器件。當然，當電源電壓高于5.5V時(shí)，器件工作特性將不能滿(mǎn)足數據資料的參數指標。

12) 問(wèn)： 能使用MAX1464測量RTD或K型熱電偶嗎？
答： 可以。用戶(hù)必須保證INM和INP上的電壓值高于VSS而低于VDD。如果需要附加增益的話(huà)，可以使用DOP中的運放構成模擬增益級，用于將差分信號轉換為單端信號?？梢詫⒋嗽鲆婕壍妮敵鲚斎氲紸DC用于轉換，或者可以采用ADC環(huán)回轉換模式直接轉換運放輸出。

13) 問(wèn)： MAX1463和MAX1464之間有什么區別？
答： 主要區別在于：
1) MAX1464沒(méi)有ISRC引腳。
2) MAX1464沒(méi)有VB引腳。
3) MAX1464的外部基準電壓只能等于2.5V (VDD的1/2)。
4) MAX1464的PGA增益設置可以用于溫度轉換。
5) MAX1464的溫度傳感器為正斜率(MAX1463為負斜率)，而且可以調整增益。
6) 其他細小的差別，參見(jiàn)MAX1464數據資料。

14) 問(wèn)： MAX1463和MAX1464有哪些寄存器定義不同？
答： 寄存器定義存在三個(gè)變化：
1) 重新定義寄存器08h - “ADC_Config_TA”，增加了用于溫度轉換的PGA增益(PGAT[4：0]=ADC_Config_TA[15：11])設置。其他位保持不變。
2) 寄存器31h - “上電控制”，PWRWFL位(第12個(gè)位)不用了，在MAX1464中，它變?yōu)?ldquo;don't-care”。
3) 寄存器33h - “電流源控制”，被取消了。

15) 問(wèn)： MAX1463與MAX1464的內部溫度傳感器是否相同呢？
答： 不相同。MAX1464的溫度傳感器輸出相對溫度為正斜率，而MAX1463剛好相反。另外，MAX1464溫度傳感器的輸出可增加PGA增益功能，而MAX1463則不行。

16) 問(wèn)： 我的設置是正確的，卻無(wú)法與MAX1464通信。出了什么問(wèn)題呢？
答： 可能的原因是：
1) 沒(méi)有正確設置評估板的跳線(xiàn)。
2) 3線(xiàn)或4線(xiàn)通信時(shí)，MAX1464KEY、跳線(xiàn)設置和配置設置之間的設置不匹配。
3) 電腦的串口有問(wèn)題。
4) 評估板故障。
5) 評估板上的MAX1464芯片出現故障。
6) MAX1464KEY出現故障。

17) 問(wèn)： 3線(xiàn)和4線(xiàn)接口之間有什么區別？
答： MAX1464串口可以采用4線(xiàn)SPI™兼容模式或3線(xiàn)模式(上電缺省狀態(tài))。在3線(xiàn)模式下，應該將DI和DO線(xiàn)連在一起，用作雙向數據線(xiàn)。

18) 問(wèn)： 3線(xiàn)和4線(xiàn)通信時(shí)，我都能使用硬件調試器嗎？
答： 可以。

19) 問(wèn)： 3線(xiàn)和4線(xiàn)通信時(shí)，我都能使用控制程序嗎？
答： 可以。

20) 問(wèn)： 怎樣實(shí)現評估板的3線(xiàn)通信和4線(xiàn)通信兩個(gè)模式之間的切換？
答： 可以通過(guò)將DI和DO引腳連接在一起或分開(kāi)，從而實(shí)現3線(xiàn)或4線(xiàn)通信。通過(guò)連接或者移除JU4上的短路器，可實(shí)現3線(xiàn)和4線(xiàn)模式的切換。3線(xiàn)模式將DI和DO引腳短接，允許用戶(hù)通過(guò)單根線(xiàn)實(shí)現與MAX1464的通信。

21) 問(wèn)： 溫度傳感器輸出與VDD成比例嗎？
答： 是的。溫度傳感器的輸出與VDD成比例，因此如果VDD滿(mǎn)足MAX1464數據資料的規范，則所最終正確的溫度讀數與VDD電壓無(wú)關(guān)。

22) 問(wèn)： INPx和INMx輸入電壓所允許的共模電壓范圍是什么？
答： 只要GND和VDD滿(mǎn)足MAX1464數據資料規范，共模輸入電壓范圍為GND到VDD。

23) 問(wèn)： 對于所有PGA增益設置，共模電壓范圍的規范都一樣嗎？
答： 是的。

24) 問(wèn)： MAX1464輸入阻抗隨PGA增益設置變化嗎？如何改變？
答： 是的。下列表達式給出了輸入阻抗相對PGA設置的函數，其中“f”是ADC時(shí)鐘頻率，而“gain”是PGA增益。MAX1464數據資料第2頁(yè)至第7頁(yè)的Electrical Characteristics (EC)表給出了對應差分和單端輸入的情況下，輸入阻抗與PGA設置關(guān)系的部分列表。

增益 = 1 ... 64時(shí)，RIN = (4 x 1012) / (f x 增益)
增益 = 80 ... 128時(shí)，RIN = (8 x 1012) / (f x 增益)
增益 = 160 ... 256時(shí)，RIN = (16 x 1012) / (f x 增益)

25) 問(wèn)： 傳感器輸出阻抗和MAX1464輸入阻抗之間有什么關(guān)系？它們之間如何互相影響的？
答： MAX1464的輸入級采用開(kāi)關(guān)電容。因此，在A(yíng)DC采樣期間，電流周期性的流入ADC輸入端。等效來(lái)講，在每個(gè)采樣間隔的初期，輸入阻抗很小(大的電流流入電容器)，而在每個(gè)采樣間隔的末期，輸入阻抗變得非常大(電容幾乎被充滿(mǎn)了，電流幾乎等于零)。因此可以通過(guò)合理選擇INM-INP上的濾波元件(RC過(guò)濾器)，或者降低ADC時(shí)鐘頻率來(lái)實(shí)現合理的輸入阻抗。

26) 問(wèn)： 改變轉換速率如何影響轉換分辨率？
答： 轉換分辨率與轉換速率無(wú)關(guān)。任意介于0.256ms與262.14ms之間的轉換速率均可實(shí)現9位至16位分辨率。參考MAX1464數據資料第33頁(yè)上的ADC分辨率和ADC轉換時(shí)間表格。

27) 問(wèn)： ADC時(shí)鐘的設置與微控制器時(shí)鐘無(wú)關(guān)嗎？
答： 是的。對于任意給定的系統時(shí)鐘(內部或外部)，可以根據MAX1464數據資料中的ADC時(shí)鐘表格設置ADC時(shí)鐘。

28) 問(wèn)： ADC時(shí)鐘頻率和功耗之間有什么關(guān)系？
答： 功耗與ADC時(shí)鐘頻率呈近似線(xiàn)性關(guān)系。ADC時(shí)鐘頻率越低，功耗越低。MAX1464數據資料的EC表格中給出了1MHz和7kHz的時(shí)鐘頻率下，ADC的電流損耗。其他頻率上的功耗可通過(guò)這兩點(diǎn)之間的連線(xiàn)來(lái)近似逼近。

29) 問(wèn)： 如何平衡功耗和轉換速率？
答： 降低ADC時(shí)鐘頻率FADC，可降低系統工作的功耗。時(shí)鐘頻率越低，所需的工作電流就越小。如果系統仍然具有足夠的功耗開(kāi)銷(xiāo)，可以采用最高的時(shí)鐘頻率FADC，通過(guò)犧牲功耗來(lái)?yè)Q取轉換速率性能的提高。MAX1464數據資料中的ADC轉換時(shí)間表概括了不同的分辨率和時(shí)鐘頻率設置下，ADC的轉換時(shí)間。轉換時(shí)間可由下面公式得出：

TCONVERT = (每次轉換的FADC時(shí)鐘數) / FADC

“每次轉換的時(shí)鐘數”是所期望得到的轉換分辨率的函數。