接收路徑 - 小巧靈活的低功耗調制解調器IC改進HART通信網絡

2012年11月22日 15:29 來源:電子發燒友 作者:灰色天空 我要評論(0)

標簽:調制解調器(39)通信網絡(65)HART(21)
接收路徑

  當RTS處于邏輯高電平時,調制器禁用,解調器使能,也就是說調制解調器處于接收模式。接收器在HART_IN引腳上解調FSK調制信號。在此模式下,相關模塊是內部帶通濾波器、ADC和DSP引擎。CD高電平(載波檢測)表示檢測到有效載波。解調數據通過UART接口上的RXD引腳發送至主處理器。

  我們選擇該接收架構的目的是讓AD5700能夠抵御惡劣工業環境中的噪聲和干擾。通過結合使用模擬濾波和數字濾波,可以在RXD引腳上實現出色的靈敏度和高度精確的輸出。HART位流之前是一個標準UART幀,該幀包含一個起始位、8位數據、一個奇偶校驗位和一個停止位。在解調模式下,調制解調器具有兩個濾波器配置選項:內部濾波器(HART信號施加于HART_IN)和外部濾波器(濾波HART信號直接施加于ADC_IP)。外部濾波器模式支持在防爆和本安型環境中使用AD5700。它包括150 kΩ電阻,這樣可以將電流限制在足夠低水平,以遵守本質安全要求。建議將此選項用于對安全至關重要的應用的操作,調制解調器必須與環路電源的高電壓隔離開。這種情況下,輸入端具有更高的瞬態電壓保護功能,因此即使是在要求最苛刻的工業環境中,也無需額外的保護電路。

  其他模塊

  圖2中顯示的其他三個模塊是上文提及的UART接口、內部基準和振蕩器。RTS和TXD是用于調制的重要信號,而CD和RXD則對解調非常重要。AD5700可以接收外部2.5 V基準,只有在AVDD電源大于2.7 V時才能使用。對內部或外部基準選項的使用受REF_SEL針腳的極性控制。對于時鐘,該器件支持多個方案,以實現簡單的低成本可配置解決方案。AD5700可以使用外部晶體、陶瓷諧振器或CMOS輸入。AD5700-1是首款集成內部低功耗0.5%精密振蕩器的HART調制解調器IC,降低了所需的外部電路以及總體成本。眾多片上集成功能顯著簡化了HART兼容系統的設計,從而提供更加可靠和經濟高效的穩定網絡解決方案。

  低功耗應用示例

  低功耗非常重要,因為環路供電的所有電路的功耗必須低于3.5 mA。圖4顯示了環路中的HART通信應用示例。在AD5700控制板上,AD5700 HART調制解調器與AD5421 16位串行輸入環路供電型4 mA至20 mA DAC和ADuCM360 微控制器接口連接,以演示用于測量壓力(“0”)和溫度(“1”)的兩個共享數據通道的環路供電型發射器電路。

 

  圖4. 在HART通信中,AD5421環路DAC和AD5700 HART調制解調器作為環路供電型數據發射器。

  該電路已通過兼容性測試和驗證,并注冊為HART通信基金會認證的HART解決方案。產品注冊的詳細信息在它們的網站上提供。

  在此類4 mA至20 mA環路供電型應用中,最重要的限制是整個電路的功耗必須低于3.5 mA(“低限報警”設置,比4 mA的信號下限低0.5 mA)。在此類應用中,AD5700的低功耗規格極為重要。在滿足功耗規格方面,每微安都非常重要,如果設計中的每個IC都抽取足夠小的電流,則不會超過3.5 mA的預算,應用將能正常運行。典型的發射和接收電流分別為124 µA和86 µA,相應的最大指定耗用電流分別為140 µA和115 µA,AD5700不會對整體電流預算產生很大影響。

  結論

  除了業界功耗最低的HART調制解調器IC之外,ADI公司還提供完整HART解決方案功能,包括 微控制器產品, 放大器,精密基準, 開關, ADC和電流-輸出DACAD5700 HART調制解調器可以輕松與以下器件接口:AD5421,在上文所述的環路供電型智能發射器應用示例中使用;AD5422 16位電壓輸出和電流輸出DAC,用于現場儀表或模擬I/O卡;AD5755-116位四通道DAC,采用創新的動態電源控制技術,用于多通道應用。此外,可以無縫匹配的元件也可用于整個信號鏈。與AD5700/AD5700-1結合使用時,它可以簡化系統設計和增強可靠性,實現穩定HART兼容系統的快速輕松部署。

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