应用笔记 3972

MAX1452/MAX1455常见问题

By: Youssof Fathi

摘要 : MAX1452/MAX1455是带有模拟输出的高性能信号调理器,广泛应用在工业和汽车领域。本应用笔记解答在设计这类信号调理器时经常遇到的问题。


注:在本文档中,关于信号调理器术语请参考MAX1452和MAX1455。如果没有特殊说明,下面的所有问题、回答和注释对两种型号均适用。

  1. MAX1452和MAX1455有什么区别?
  2. 这些信号调理器的传感器激励模式是什么?
  3. MAX1452能够用于电压桥驱动模式吗?
  4. MAX1455能够用于电压桥模式吗?
  5. MAX1452能够用在4-20mA应用中吗?
  6. MAX1455能够用在4-20mA应用中吗?
  7. 在没有外部放大器的情况下,能够产生4V范围(VDD = 5V)的最小传感器输出是多少?
  8. 在没有外部电路的情况下,能够产生4V范围(VDD = 5V)的最大传感器输出是多少?
  9. 我可以自由使用放大器来为输出电压提供更大增益吗?
  10. 当工作在数字模式下,输出MUX采用“infinite”输出宽度时,在接收数字命令之前,通信中断了大约9秒钟。在设计中,这是禁止出现的。从DMM读取输出后,怎样才能避免这种不需要的等待?
  11. UNLOCK引脚需要下拉电阻吗?
  12. 桥激励电压的限制是什么?
  13. 模拟输出电压的限制是什么?
  14. 我的传感器可能和信号调理器的温度不一样。还需要补偿传感器吗?
  15. 在我的补偿算法中,需要使用失调TC DAC和FSOTC DAC吗?
  16. 除了查找表之外,使用失调TC DAC和FSOTC DAC有什么优势吗?
  17. 如果失调TC DAC和FSOTC DAC没有用于一阶温度补偿,其建议值应该是多少?
  18. OFF查找表中的系数可以有不同的符号吗?
  19. 在数字模式下,我必须使用评估软件中提供的Serial.dll吗?
  20. 我必须使用Maxim提供的KEY (接口适配器)和信号调理器进行通信吗?
  21. 信号调理器和KEY必须使用相同的电源吗?
  22. 在补偿过程中,可以把+5V电源直接和信号调理器的VDD连接吗?
  23. 我在输出上发现有非常低的低频噪声,例如2Hz到3Hz。其原因是什么?
  24. 我在CLK1M引脚上看不到内部振荡器信号。问题出在哪里?
  25. 我的信号调理器并不以模拟模式启动。问题出在哪里?
  26. 表明信号调理器完全关断的VDD电压电平是多少?
  27. 信号调理器的最小VDD启动电压是多少?
  28. 闪存内容的工厂设置是什么?
  29. 信号调理器的默认工作模式是数字还是模拟?
  30. 配置寄存器的工厂设置是什么?
  31. 我错误的覆写了配置寄存器中的振荡器位。还能恢复工厂设置吗?
  32. 评估软件不允许对配置寄存器的振荡器位进行写入。我为什么能写入这些位?
  33. 配置寄存器中的振荡器调整位非常关键吗?
  34. 怎样把振荡器频率调整到1MHz?
  35. 评估套件中都包含什么?
  36. 我注意到输出信号中有1kHz波纹。怎样消除它?
  37. KEY吸收的电流大约为40mA,对4-20mA电流环路校准造成了干扰。怎样纠正这一问题?
  38. 您的网站上曾有过多通道传感器校准站,但是现在找不到了。还提供这一功能吗?
  39. DIO信号的电压阈值(逻辑)电平是多少?
  40. 要利用这些信号调理器,我必须使用Wheatstone桥型传感器吗?
  41. 我的传感器阻抗非常低。我还能使用MAX1452作为信号调理器吗?
  42. 我的传感器阻抗非常高。我还能使用MAX1452作为信号调理器吗?
  43. 我的传感器灵敏度超过68mV/V。我还需要继续使用这些信号调理器吗?
  44. 当我启动评估软件时,出现了"被零除"的错误提示。这是什么问题?
  45. 我已经从网站上下载并安装了最新版的评估软件,但是当我运行软件时,出现了提示“missing DIPortIO.dll.”。这是什么问题,我该怎么办?
  46. 在Maxim网站的什么地方可以找到评估软件?
  47. 闪存存储软件吗?
  48. 信号调理器能工作在产品工作温度范围之外吗?
  49. 我可以读出信号调理器的数字输出吗?
  50. –NS和–CS评估板有什么区别?
  51. PC和KEY之间的串行电缆应是空调制解调(直通)或者交叉电缆吗?
  52. 当我从Visual Basic调用DLL时,出现了错误信息。我应该怎么办?


  1. 问:MAX1452和MAX1455有什么区别?
    答:MAX1452和MAX1455基于同样的内部体系结构,功能和性能相似。MAX1455包括输出电压嵌位功能,适合汽车应用。MAX1452支持4-20mA应用。

  2. 问:这些信号调理器的传感器激励模式是什么?
    答:默认模式是电流桥驱动。但是,MAX1452也可以配置为电压桥驱动。ISRC和BDR引脚短路在一起可以实现这一配置。MAX1455不支持电压桥配置。

  3. 问:MAX1452能够用于电压桥驱动模式吗?
    答:是的,把ISRC和BDR引脚短路在一起,将MAX1452配置为电压桥驱动模式。

  4. 问:MAX1455能够用于电压桥驱动模式吗?
    答:不可以。

  5. 问:MAX1452能够用在4-20mA应用中吗?
    答:是的。MAX1452正常工作时吸收的最大电流小于4mA,因此,能够用在4-20mA应用中。

  6. 问:MAX1455能够用在4-20mA应用中吗?
    答:不可以。MAX1455正常工作时吸收电流大于4mA,因此不能用于4-20mA应用。

  7. 问:在没有外部放大器的情况下,能够产生4V范围(VDD = 5V)的最小传感器输出是多少?
    答:当最大激励电压设置为4.5V (VDD = 5V),并采用最大PGA增益(234倍)时,可以确定传感器最小输出。使用的公式为:

    传感器输出(mV/V) = 电压范围(V) / [VBDR (V) * PGA增益(V/V)] * 1000

    传感器最小输出是4mV/V。

  8. 问:在没有外部电路的情况下,能够产生4V范围(VDD = 5V)的最大传感器输出是多少?
    答:当最小激励电压设置为1.5V (VDD = 5V),并采用最小PGA增益(39倍)时,可以确定传感器最大输出。使用的公式为:

    传感器输出(mV/V) = 电压范围(V) / [VBDR (V) * PGA增益(V/V)] * 1000

    传感器最大输出是68mV/V。

  9. 问:我可以自由使用运算放大器来为输出电压提供更大增益吗?
    答:可以。

  10. 问:当工作在数字模式下,输出MUX采用“infinite”输出宽度时,在接收数字命令之前,通信中断了大约9秒钟。在设计生产中,这是禁止出现的。从DMM读取输出后,怎样才能避免这种不需要的等待?
    答:信号调理器的电源VDD必须能够周期上电。如果采用了提供的KEY和评估(EV kit)套件,必须执行serial.dll中的hard_init (mode = 1)函数,实现周期上电。在这种模式(mode = 1)下,将自动恢复DAC中的prepower-cycle内容,因此,对补偿过程而言,周期上电操作是透明的。

  11. 问:UNLOCK引脚需要下拉电阻吗?
    答:为方便生产,建议在UNLOCK引脚上使用下拉电阻。使用这一电阻后,不需要对电路板重新布线便能够切换到数字模式(设置UNLOCK = VDD)。

  12. 问:桥激励电压的限制是什么?
    答:在FSO DAC设置限制中说明了桥激励限制。数据资料中规定该限制为0x4000至0xC000,VDD = 5V时,大概对应FSO DAC的1.25V至3.75V。在实际中,桥激励电压能够高达4.5V。

  13. 问:模拟输出电压的限制是什么?
    答:根据数据资料,模拟输出电压可以在0.2V和4.75V之间摆动。在典型应用中,输出校准为0.5V至4.5V。当校准后的输出限制接近数据资料规定的限制时,输出进入饱和区,需要多次迭代,补偿过程实现起来更加困难。

  14. 问:我的传感器可能和信号调理器的温度不一样。还需要补偿传感器吗?
    答:是的。FSOTC DAC和失调TC DAC提供一阶温度补偿。这是因为FSOTC DAC和失调TC DAC的参考电压是BDR(传感器激励),它和温度有关。在这种情况下,必须以常数填入内部查找表。补偿过程和MAX1458/MAX1478的一样。请联系工厂,了解更详细的信息。

  15. 问:在我的补偿算法中,需要使用失调TC DAC和FSOTC DAC吗?
    答:不需要。在典型应用中,失调TC DAC和FSOTC DAC被设置为任意值;OFF和FSO查找表用于总温度补偿。建议将FSOTC DAC和失调TC DAC设置为非零值,例如0x0200。

  16. 问:除了查找表之外,使用失调TC DAC和FSOTC DAC有什么优势吗?
    答:是的。在失调TC DAC和FSOTC DAC中装入合适的数值可以纠正一阶温度误差。然后,只需要通过OFF和FSO查找表来修正高阶温度误差。这将大大提高温度补偿的精度。然而,在大部分应用中,仅使用FSO和OFF查找表就能够产生预期的结果。

  17. 问:如果失调TC DAC和FSOTC DAC没有用于一阶温度补偿,其建议值应该是多少?
    答:失调TC DAC和FSOTC DAC可以设置为任意值。但是,建议设置为非零值,例如0x0200。

  18. 问:OFF查找表中的系数可以有不同的符号吗?
    答:不可以。OFF查找表中所有输入的符号都由配置寄存器中的一个比特进行规定。因此,在开始补偿过程之前,必须认真地确定失调补偿系数都有相同的极性,正或者负。

  19. 问:在数字模式下,我必须使用评估软件中提供的Serial.dll吗?
    答:不需要,但是建议使用。Serial.dll中的所有功能都经过了优化,通过了正确性检验,并提供内置陷波电路,针对特殊情况进行了测试,以确保可靠的通信。

  20. 问:我必须使用Maxim提供的KEY (接口适配器)和信号调理器进行通信吗?
    答:不需要,但是建议使用。KEY经过设计,可保证提供正确的时序和信号电平,实现可靠的通信。很多应用都表明KEY非常可靠。

  21. 问:信号调理器和KEY必须使用相同的电源吗?
    答:不需要。KEY的电源可以和信号调理器的VDD不一样。KEY的GND线和信号调理器的VSS必须短路在一起。

  22. 问:在补偿过程中,可以把+5V电源直接和信号调理器的VDD连接吗?
    答:不可以。信号调理器的VDD必须通过KEY进行连接,这样,能够由软件控制信号调理器的电源。实现同步需要进行这种连接,避免了每次DMM电压读操作9秒的等待时间,从而加速了补偿过程。

  23. 问:我在输出上发现有非常低的低频噪声,例如2Hz到3Hz。其原因是什么?
    答:低频噪声可能和ODAC以及OTCDAC输出有关。Δ-Σ DAC使用电容电荷“堆”伪随机排序,将DAC输出保持在需要的电平上。DAC排序有时候会陷入某种模式。重复出现很长的排序模式,产生输出“谐音”,在频谱分析仪上显示为非常低的频率。由于ODAC和OTCDAC之和直接进入输出OUT,因此,这些谐音会出现在输出端。可以进行快速测试——设置信号调理器,监视输出,观察低频噪声,然后修改DAC数值的一位或者两位,观察低频噪声是否消失,或者转移到其他频率上。为避免低频噪声,应找到产生低频噪声的DAC设置,将所有的“谐音值”加1,以避免在ODAC表最终校准中出现这类设置。偏置1位,对传感器测量没有差别。请注意,Maxim一直没有出现过这类谐音,它是在Δ-Σ DAC上出现的一种假象。

  24. 问:我在CLK1M引脚上看不到内部振荡器信号。问题出在哪里?
    答:配置寄存器中的CLK1M位必须设置为“1”,TEST引脚必须连接至VDD。如果这一问题还存在,请和工厂联系。

  25. 问:我的信号调理器没有以模拟模式启动。问题出在哪里?
    答:问题可能出在以下方面:
    –没有正确连接评估板和KEY等。
    –信号调理器没有针对模拟模式进行正确配置:
    a) 控制寄存器的低位字节必须含有一个非零值,例如0xFFFF。
    b) UNLOCK引脚必须被拉至低电平,或者连接至VSS。
    –没有达到VDD供电要求。请参见应用笔记3733MAX1452/MAX1455传感器信号调理器的启动要求。
    –没有达到VDDF供电要求。请参见应用笔记3733MAX1452/MAX1455传感器信号调理器的启动要求。

  26. 26. 问:表明信号调理器被完全关断的VDD电压电平是多少?
    答:0.5V。这一电压将确保所有晶体管被关断。重新加上VDD将导致上电复位排序。

  27. 问:信号调理器的最小启动VDD电压是多少?
    答:VDD低至2.5V时信号调理器也能够启动。但是,正常工作应保持VDD最小为4.5V。请参考应用笔记3733:MAX1452/MAX1455信号调理器的启动要求。

  28. 问:闪存内容的工厂设置是什么?
    答:除控制和配置寄存器外,信号调理器在出厂时闪存内容被擦除(所有存储器内容为0xFFFF)。控制寄存器内容为0xFF00,使器件处于数字模式;配置寄存器内容为xxx0000011111111b (或者X0FFhex)。xxx (3 MSB)是振荡器调整设置。

  29. 问:信号调理器的默认工作模式是数字还是模拟模式?
    答:信号调理器出厂时一般设置为数字模式,也就是将控制寄存器设置为0xFF00。

  30. 问:配置寄存器的工厂设置是什么?
    答:配置寄存器通常是xxx0000011111111b (或者X0FFhex)。xxx (3 MSB)是振荡器比特,调整振荡器频率,使之尽可能接近1MHz。

  31. 问:我错误的覆盖了配置寄存器中的振荡器位。还能恢复工厂设置吗?
    答:不可以。如果需要,应该重新调整振荡器频率。

  32. 问:评估软件不允许对配置寄存器的振荡器位进行写入。我为什么能写入这些位?
    答:利用EVKIT软件写入这些比特的唯一方法是产生一个闪存文件,振荡器位设置为所需的数值。然后,使用评估软件,执行“Load Flash from File”操作,将文件写入闪存。

  33. 问:配置寄存器中的振荡器调整位非常关键吗?
    答:振荡器频率对信号调理器的工作并不重要。但是,信号调理器的工作速度直接和振荡器频率有关。在生产过程中,配置寄存器中的振荡器位被置位,因此,振荡器频率接近1MHz。振荡器位的默认值是000b。

  34. 问:怎样把振荡器频率调整到1MHz?
    答:利用评估软件,使能CLK1M,将TEST引脚驱动至VDD高电平。然后把示波器连接至CLK1M引脚,修改配置寄存器中的OSC[2:0]位,直到CLK1M引脚的信号频率达到1MHz。

    注意,评估软件不允许对振荡器位直接进行修改。而是产生闪存文件,它含有所需的振荡器位设置,然后使用评估软件将其上载至闪存。以下是操作步骤:
    1. “Save Flash to File”
    2. 打开文件,修改振荡器位。
    3. “Load Flash from File”


  35. 问:评估套件中都包含什么?
    答:评估套件提供:
    –评估板
    –和信号调理器进行通信的接口盒或者KEY
    –RS-232电缆,将KEY连接至计算机。
    –10引脚带状电缆,连接评估板和KEY。
    –例子

    您可以从Maxim网站上下载最新版评估软件。

  36. 问:我注意到输出信号中有1kHz波纹。怎样消除它?
    答:1kHz波纹可能是由于读取闪存更新DAC造成的。每1毫秒更新一次DAC,从而产生了1kHz波纹。闪存读操作的峰值吸收电流大约为20mA,持续约1µs。不可能完全消除波纹,但是可以在VDD和VDDF电源之间选择合适的RC滤波器来减小波纹,也可以通过选择具有较强电流源出能力的电源来减小波纹。请参考应用笔记3733:MAX1452/MAX1455传感器信号调理器的启动要求。

  37. 问:KEY吸收的电流大约为40mA,对4-20mA电流环路校准造成了干扰。怎样纠正这一问题?
    答:在4-20mA应用中,进行电流测量时,必须将KEY和4-20mA电路隔离,这样,KEY吸收的电流不会对4-20mA电流环路造成影响。一种简单有效的方法是:使用单独的5V电源对KEY供电,测量4-20mA电流时,使用继电器(不是IC)将KEY和4-20mA电流环路隔离。KEY电源的GND和信号调理器的VSS必须短路在一起(通过继电器)。KEY的GND和DIO线必须切换,将KEY和4-20mA电路隔离。

    系统按以下方式工作。在校准期间,和信号调理器进行通信,写入DAC或者闪存时,关闭继电器,以便KEY进行通信。当测量4-20mA电流时,打开继电器,使KEY能够完全和电路隔离。请记住,必须保持对KEY供电,必须连接从KEY到4-20mA电路的VDDIN和VDDOUT线。

  38. 问:网站上曾有过多通道传感器校准站,但是现在找不到了。还提供这一功能吗?
    答:不再提供多通道传感器校准站支持。

  39. 问:DIO信号的电压阈值(逻辑)电平是多少?
    答:建议电平为:1V = 低电平,4V = 高电平。但是,实际限制为VDD/2 ±0.5V。重述一遍,对于VDD = 5V,是2V和3V。

  40. 问:要利用这些信号调理器,我必须使用Wheatstone桥型传感器吗?
    答:可以使用任何类型的传感器,只要传感器激励和传感器输出符合信号调理器的要求即可。这些信号调理器被应用在INP和INM引脚之间不同的输入上。例如,MAX1452被用于350Ω应变表应用中。

  41. 问:我的传感器阻抗非常低。我还能使用MAX1452作为信号调理器吗?
    答:是的。可以采用多种途径来实现这一点。请参考应用笔记3396:采用信号调理IC驱动应变片电桥传感器。如果需要帮助,请联系工厂。

  42. 问:我的传感器阻抗非常高。我还能使用MAX1452作为信号调理器吗?
    答:是的。对于这类应用,MAX1452可以工作在电压桥驱动模式下。如果需要帮助,请联系工厂。

  43. 问:我的传感器灵敏度超过68mV/V。我还能继续使用这些信号调理器吗?
    答:是的。有多种选择。一个简单的方法是将传感器串联(或者并联)一个电阻,以降低传感器激励。请联系工厂,了解其他的方案。

  44. 问:当我启动评估软件时,出现了"被零除"的错误提示。这是什么问题?
    答:最大的可能是您没有运行最新版的评估软件。最新版中已经解决了这一问题,可以从Maxim网站上下载。如果这一问题还存在,请联系工厂。

  45. 问:我已经从网站上下载并安装了最新版的评估软件,但是当我运行软件时,出现了提示“missing DIPortIO.dll.”。这是什么问题,我该怎么办?
    答:这是因为丢失了Windows® 95以后新版操作系统的驱动。运行EVKIT软件提供的Port98nt.exe,安装丢失的驱动程序。Port98nt.exe只需要运行一次即可。

  46. 46. 问:在Maxim网站的什么地方可以找到评估软件?
    答:可以下载评估软件。

  47. 问:闪存存储软件吗?
    答:没有。这些信号调理器没有内置微处理器,闪存也没有存储软件。闪存只存储了补偿系数。

  48. 问:信号调理器能工作在产品工作温度范围之外吗?
    答:产品在规定范围内工作时才能达到数据资料的性能标准。但是,只要不超过最大工作条件,产品仍可以继续工作。

  49. 问:我可以读出信号调理器的数字输出吗?
    答:不可以。信号调理器只输出模拟电压。

  50. 问:–NS和–CS评估板有什么区别?
    答:–CS评估板含有一个100KPAG压力传感器,评估板在温度(-40°C至+125°C)和压力(0KPAG至100 KPAG)上进行了补偿。–NS评估板不包括压力传感器。但是,要评估信号调理器,必须使用–NS评估板。

  51. 问:PC和KEY之间的串行电缆应采用空调制解调(直通)还是交叉电缆?
    答:电缆为直通连接(主要是延长电缆)。评估板包装中有一条电缆。

  52. 问:当我从Visual Basic调用DLL时,出现了错误信息。我应该怎么办?
    答:评估软件包中的Serial.dll为c语言调用。如果您使用VB,则必须使用标准调用。如果需要Serial.dll标准调用,请联系工厂。


文献:
MAX1452:数据资料应用编辑
MAX1455:数据资料应用笔记
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