アプリケーションノート 3733

センサ信号コンディショナのMAX1452/MAX1455の起動要件

筆者: Youssof Fathi

要約: MAX1452/MAX1455はアナログ電圧出力を備えたセンサ用の高性能信号コンディショナです。この信号コンディショナはディジタルおよびアナログモードで動作することができます。通常、ディジタルモードはトランスデューサの較正中に使用され、実際のアプリケーションではコンディショナはアナログモードで起動されて動作します。アナログモードで信頼性の高い起動が行われるためには、VDDとVDDF電源はある一定のタイミングとプロファイル要件を満たさなければなりません。このアプリケーションノートではこれらの起動要件を論じて、これらのデバイスの良好なアプリケーションのための指針を与えます。

はじめに

MAX1452MAX1455はフラッシュメモリと温度センサを搭載した高性能信号コンディショナです。これらのデバイスはアナログとディジタルの両モードで動作します。これらの信号コンディショナは、製造中はディジタルモードで補正および設定が行われ、アプリケーションではアナログモードで起動して動作します。しかし、ユーザーによってはアナログモードで起動するように設定した後、ディジタルモードで起動することが報告されています。

アナログモードで起動する設定

    MAX1452/MAX1455をアナログモードでうまく起動するためには、次の3つの要件を満たさなければなりません:
  1. MAX1452/MAX1455はアナログモードで起動するように設定しなければならない。
  2. VDD電源はある特定の要件に従わなければならない。
  3. VDDFはある特定の要件に従わなければならない。
  1. アナログモードで起動するようMAX1452/MAX1455を設定すること
    1. UNLOCK端子をGNDにショートするか、または外付けのプルダウン抵抗を使ってGNDに接続してください。(UNLOCK端子が開放されると内蔵の弱プルダウン抵抗でプルダウンされます。)外付けのプルダウン抵抗を用いている場合、必要に応じてVDDをUNLOCK端子に印加することによって信号コンディショナの設定変更が可能となります。プルダウン抵抗の値は可能な限り小さくしてEMIまたはその他の外部からの干渉によってUNLOCK端子の望ましくないトリガを防ぐようにしてください。1kΩを推奨します。
    2. 制御レジスタ(またはフラッシュメモリの制御レジスタ位置)の低位バイトはゼロでない値でなければなりません。0xFFを推奨します。
  2. VDD電源要件 VDD信号は単調に0.2ms以内に0から4.5Vに立ち上がらなければなりません。VDD電源の立上り中に発振があってはなりません。つまり、立上り中は信号が2V未満に低下することがあってはなりません。立上り中にVDD電源が2V未満に低下すると、電源オンリセット(POR)信号の伝播が妨げられ、フラッシュメモリからの制御レジスタへの正常な復旧が妨げられます。制御レジスタデータの読取りに失敗すると、デバイスは期待されたア ナログモードではなく、ディジタルモードで起動することになります。

    これらのデバイスの多数についてVDD電源要件の試験と調査の結果、これらの信号コンディショナはVDDの0から5Vへのリニアな立上りが12msまで遅くなっても問題がないことが分かっています。あらゆるケースにおいて、デバイスはアナログモードで正常に起動しました。しかし、アナログモードでの正常な信号コンディショナの起動はVDDの立上り速度が0.2msよりも遅いと保証されません。

  3. VDDFの電源要件 VDDF電源がフラッシュメモリに給電しますが、POR信号がリリースされて、制御レジスタが最初にアクセスされるまでには、この電源はデータシートで規定されたレベルになっていなければなりません。起動時にフラッシュメモリからの制御レジスタの読取りが正常に行われるためには、VDDF信号はVDD信号に10μs以内で追従しなければなりませんMAX1452/MAX1455のデータシートに記載されているように、あらゆる状態での最低のVDDF動作電圧は4.5Vです。マキシムでの試験によると、フラッシュメモリ電圧が3.5Vまで低下しても正しく動作することが示されました。しかし、フラッシュメモリの動作は4.5Vを下回る電圧では保証されません。

    VDDF電源のRCフィルタ(RはVDDとVDDF端子間、CはVDDFとGND端子間)は通常フラッシュメモリの読取り動作に起因する突然の電流サージの影響を抑制するために使われます。フラッシュメモリの読取り動作によって1ms (1kHzの速度)ごとに各テンポラリ(temporary)レジスタ(5個のテンポラリレジスタが5個のDACに供給される)が更新されます。大きな電流が流れる期間は約1μsでピーク電流の値は20mAです。この電流サージの全体への影響は大きくはありません。それは大きな電流が流れる期間が非常に短く、動作時間の1/1000に過ぎないからです。しかし、VDDF端子にRC回路が無い場合は、電流規格を満たす電源のほとんどは、VDDFおよびVDD端子に大きい電圧降下を生じる可能性があります。VDD電源の電圧降下は信号コンディショナ回路を通して伝播して出力信号にノイズとなって現れます。

その他の考察

  1. 信号コンディショナを完全にオフとして新たに起動を開始するためには、正常な動作値に復帰する前に、VDDは1.5V未満に下がらなければなりません。
  2. 評価キット(EV)用のソフトウェアを使って信号コンディショナをディジタルモードで動作させるためには、電源をデバイスに印加した後で、Find_portとHard_initシーケンスを実行してください。 Find_port機能はシステムを探索して信号コンディショナがコンピュータと通信するために使用可能なシリアルポートを見出します。Hard_init機能は信号コンディショナとコンピュータ間の通信ボ ーレイトを28.8kに設定します(ボーレイトは後で変更することができます)。Find_portとHard_init機能はSerial.dllソフトウェアの1部であり、マキシムのウェブサイトからダウンロードすることができます。
  3. MAX1452/MAX1455のKEYはEVキットの1部として供給されますが、MAX1452/MAX1455とコンピュータ間のディジタル通信用として必要です。標準の設定では、KEYは信号コンディショナに印加されるVDDを制御します。通信用ソフトウェアがKEYを通して信号コンディショナへの電源をサイクリングさせて通信を同期させます。VDD電源をサイクリングさせる前に、信号コンディショナの各テンポラリレジスタが読み取られ、VDDが実際に再印加された後で信号コンディショナに書き戻され、ユーザーから見て電源のサイクリングが明白になるようにします。

参考資料

MAX1452 Data Sheet
MAX1452 User Manual
MAX1455 Data Sheet
MAX1455 User Manual

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