CN0182: 单电源、低功耗的可编程窗口检测器

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概览

电路笔记PDF, 06/2012 (pdf, 249 kB)
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优势和特点
  • 可编程窗口检测器
  • 单电源
  • 可实现4个独立通道
此电路中所用产品
    应用: 
  • 可编程逻辑控制和分布式控制系统
  • 电子测试和测量
设计资源
设计和集成文件
  • 原理图
  • 物料清单
  • Gerber 文件
  • PADS 文件
  • 装配图
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设备驱动
Software, such as C code and/or FPGA code, used to communicate with a component's digital interface.
FPGA HDL

电路功能与优势

图1所示电路是具有可编程上限和下限的单电源、低功耗、窗口检测器。这种电路可用于在信号超出预设限值的情况下产生报警, 在检测和监控应用中很受欢迎。AD5668-1 八通道、低功耗、16位、缓冲电压输出DAC用于设置窗口限值。AD5668-1 内置一个片内1.25 V、5 ppm/°C基准电压源,满量程输出范围为0V至2.5V。内部基准电压源通过软件写入使能。SPI接口用于与AD5668-1 进行通信。

所使用的比较器是ADCMP370 通用、低功耗比较器5 V时为20W,典型值),具有9 mV输入失调电压(最大值)和开漏输出。

图1. 低功耗、单电源窗口检测器(原理示意图,所有连接和去耦均未显示)

电路描述

图1所示电路是上限和下限可编程窗口检测器。上限和下限单独载入每个DAC寄存器。该电路的主要应用是测试外部信号是否落在编程限值范围内。

AD5668-1是一款八通道DAC,通道A和通道B上的输出分别设置上限和下限。

出于测试目的,DAC C提供信号输入。当信号进入由DACA和DAC B设置的区域时,TP1上的电压变为逻辑1,LED1关闭,LED2开启。当信号超出由上限和下限设置的窗口时,LED1开启,LED2关闭。

如果将上拉电阻连接到 ADCMP370的输出,如果同相输入 大于反相输入,则输出为5 V;否则输出为0 V。

ADCMP370具有开漏输出,使比较器C1和比较器C2的输出通 过“线与”方式连在一起。表1显示了该电路的真值表。本示例 中,VOUTA为上限,VOUTB为下限,且VOUTA > VOUTB。

电路工作原理如图2所示。DAC C产生0 V至2.5 V三角波形, 将VINC (TP2/TESTC)输入驱动至比较器。阈值电平由DAC A (VOUTA = 2 V)和DAC B (VOUTB = 1 V)设置。当VINC电 压介于两个阈值间时,TP1上的电压变为逻辑1。

表1. 电路的真值表

VINC电 输出CMP1 输出CMP2 输出CMP1和输出CMP2 TP1 LED1 LED2
VINC < VOUTB < VOUTA 1 0 0 0
VINC > VOUTA > VOUTB 0 1 0 0
VOUTB < VINC < VOUTA 1 1 1 1

图2. VOUTA=2V,VOUTB=1V且VINC=0V至2.5V斜坡时,窗口比较器的输出

常见变化

AD5668-2 AD5668-3内置一个2.5V、5 ppm/°C基准电压源,满量程输出范围为0V至5V。

AD5668-1 AD5668-2内置一个上电复位电路,用于上电至0 V,直到执行一次有效的写操作为止。AD5668-3 上电至中间电平。

电路评估与测试

设备要求(可以用同等设备代替)

  • EVAL-SDP-CB1Z系统演示平台
  • CN-0182电路评估板(EVAL-CN0182-SDZ)
  • CN-0182评估软件
  • TektronixTDS2024,4通道示波器
  • HP-E3630A0V至6V、2.55A±20V、0.5A三路输出直流电源
  • PC(Windows®32位或64位)

开始使用

将CN-0182评估软件光盘放进PC的光盘驱动器,加载评估软件。打开“My Computer(我的电脑)”,找到包含评估软件 光盘的驱动器,打开Readme文件。

按照Readme文件中的说明安装和使用评估软件。

功能框图

图3所示为测试设置的功能框图。

图3. 测试设置功能框图

设置

EVAL-SDP-CB1Z 电路板上的120引脚连接器连接到 EVAL-SDP-CB1Z评估(SDP)板上的CON A或CON B连接器。 使用螺丝,通过120引脚连接器两端的孔牢牢固定这两片 板。将直流输出电源成功设置为5 V和3.3 V输出后,关闭电 源。

在断电情况下,将一个5 V电源连接到J1-1引脚(AVDD),将 GND分别连接到J1-2和J2-2引脚(AGND和DGND),将3.3 V 连接到J2-1引脚(VLOGIC)。或者将链路2放在位置B,以便 从USB端口通过SDP板为数字电路供电(默认设置)。本例中 不需要VLOGIC。

接通电源,然后将SDP板附带的USB电缆连接到PC上的 USB端口。注意:接通EVAL-CN0182-SDZ的直流电源之 前,请勿将该USB电缆连接到SDP板上的微型USB连接器。

测试

设置测试设备后,将示波器探头连接到标记为TP1、 VOUTA、VOUTB和TP2/TESTC的测试点。

附带的软件允许设置VOUTA和VOUTB值,从而定义窗 口。如果保持默认设置,在主软件窗口中按一下“triangle (三角)”,以在VINC上创建三角信号,如图2所示。此信号 的持续时间和幅度可变化。可在TP2/ TESTC测试点上观察 此信号。持续时间为1秒、VOUTA和VOUTB分别建立至 2000 mV和1000 mV时,两个LED随着VINC值进入和超出限 值而闪烁,如“电路描述”部分所述。AD5668-1 DAC将 VOUTA、VOUTB和VINC的最大值限制在2.5 V。

将链路5放在位置A允许将外部信号VINC施加于VIN引 脚。可在TP2测试点上观察此信号。此外,可在TP1测试点 上观察输出。

未插入链路1时,输出根据VINC相对于VOUTA的电平而变 化。

表2. 跳线设置(表中粗体部分为默认设置)

跳线 描述 设置 功能
LK1 CMP1和CMP2比较器
输出连接
插入
断开
CMP1和CMP2输出在TP1短路连接在一起。
这是窗口比较器配置。
两个CMP输出未短接。CMP1仅链接至LED,
VINC仅与VOUTA相比较(高电平)。
LK2 数字电源 位置 A
位置 B
数字电路通过连接至J2-1引脚(VLOGIC)的外部电源供电。
数字电源由SDP电路板提供;VLOGIC引脚上不需要施加任何电压。
LK5 VINC电压源 位置 A
位置 B
VINC由SDP设置,可在TESTC测试点上测量。
VINC由外部电源(0 V至5 V)通过J2-3引脚(VIN)设置,可在TP2测试点上测量。

此电路中所用产品:

产品 描述 可提供样片的产品型号
AD5668 8通道、16位、SPI电压输出denseDAC,集成5 ppm/°C片内基准电压源 AD5668BRUZ-1 AD5668ACPZ-2-RL7 AD5668BCPZ-1500RL7 AD5668BCPZ-1-RL7 AD5668BCPZ-2-RL7 AD5668BRUZ-2 AD5668BRUZ-3 AD5668ARUZ-3 AD5668ARUZ-2 AD5668BCBZ-1-500R7
ADCMP370 开漏输出的通用型比较器 ADCMP370AKSZ-REEL7
沪ICP备09046653号
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