AD7770和AD7779是8通道同步采樣Σ-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。每個(gè)通道都包括一個(gè)專用可編程增益放大器(PGA)級(jí)(提供1、2、4、8倍的增益)、一個(gè)完整Σ-Δ型ADC和一個(gè)低延遲sinc3數(shù)字濾波器。

在AD7770和AD7779的不同模塊的模擬域和數(shù)字域中均實(shí)現(xiàn)了多種診斷和監(jiān)控功能，例如基準(zhǔn)電壓模塊、調(diào)制器或串行接口等(參見(jiàn)圖1)。

AD7770和AD7779還內(nèi)置一個(gè)12位逐次逼近型寄存器(SAR) ADC，其電源可以是獨(dú)立的。該SAR ADC可以用于診斷和監(jiān)控目的，這樣就無(wú)需利用外部多路復(fù)用器和信號(hào)調(diào)理，騰出一個(gè)專門(mén)用于系統(tǒng)測(cè)量功能的Σ-Δ型ADC通道。內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和外部電源也可加以監(jiān)控，只需通過(guò)連接到SAR ADC的內(nèi)部診斷多路復(fù)用器進(jìn)行選擇。

AD7770和AD7779可以利用串行外設(shè)接口(SPI)控制模式或引腳控制模式進(jìn)行配置。在引腳控制模式下，器件在上電時(shí)根據(jù)施加于MODE0至MODE3引腳及FORMAT0、FORMAT1引腳的電壓電平而配置為預(yù)定義狀態(tài)。有關(guān)更多信息，參見(jiàn)AD7770和AD7779數(shù)據(jù)手冊(cè)。

在引腳控制模式下無(wú)法訪問(wèn)器件上實(shí)現(xiàn)的許多診斷和監(jiān)控功能。SPI控制模式與引腳控制模式不同，允許訪問(wèn)全部已實(shí)現(xiàn)的診斷和監(jiān)控功能。因此，若要進(jìn)行診斷和監(jiān)控，建議在SPI控制模式下使用器件。

本應(yīng)用筆記簡(jiǎn)要介紹這些特性、AD7770和AD7779檢測(cè)到的錯(cuò)誤，以及為診斷和解決這些錯(cuò)誤而提供的不同選項(xiàng)。

 

 

圖1.AD7770/AD7779框圖(僅顯示8個(gè)通道信號(hào)鏈中的一個(gè))

診斷和監(jiān)控特性

除了信號(hào)鏈、基準(zhǔn)電壓、共模、數(shù)字和電源模塊以外，AD7770和AD7779還提供了一系列全面的錯(cuò)誤檢查器，用以保證器件正常工作。當(dāng)一個(gè)錯(cuò)誤檢查器被觸發(fā)時(shí)，

• ALERT引腳置位。

• Σ-Δ ADC報(bào)頭的警報(bào)位置1。

• 狀態(tài)寄存器中的CHIP_ERROR位置1(參見(jiàn)表2)。

• 存儲(chǔ)器映射中的對(duì)應(yīng)標(biāo)志位置1。

ALERT引腳(引腳控制模式下為引腳18，SPI控制模式下為引腳16)通常僅在有錯(cuò)誤存在時(shí)為高電平，當(dāng)錯(cuò)誤消失時(shí)便會(huì)復(fù)位;但SPI錯(cuò)誤除外，ALERT引腳要等到下一次SPI處理才會(huì)復(fù)位。

 

 

圖2.ADC輸出8位報(bào)頭加24位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

Σ-Δ數(shù)據(jù)報(bào)頭居于每一個(gè)數(shù)據(jù)幀之前，且包含一個(gè)警報(bào)位。警報(bào)位是最高有效位(MSB)，其功能類似于ALERT引腳，提醒用戶存在錯(cuò)誤。此外，通過(guò)DOUT_HEADER_FORMAT位(寄存器0x015的位5)，Σ-Δ循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)報(bào)頭(如圖3所示，默認(rèn)有效)可切換為錯(cuò)誤報(bào)頭(僅限SPI控制模式)。如果選擇錯(cuò)誤報(bào)頭，則報(bào)頭中的四個(gè)最低有效位(LSB)會(huì)提供重要錯(cuò)誤的附加信息，例如：檢測(cè)到復(fù)位、調(diào)制器或數(shù)字濾波器飽和、模擬輸入超范圍或欠范圍，如圖3所示。

 

 

圖3.CRC和錯(cuò)誤報(bào)頭

當(dāng)任一受監(jiān)控模塊觸發(fā)錯(cuò)誤時(shí)，存儲(chǔ)器映射中的對(duì)應(yīng)標(biāo)志位就會(huì)置位;因此，引腳控制模式下無(wú)法檢查錯(cuò)誤來(lái)源，因?yàn)樗荒茉L問(wèn)存儲(chǔ)器映射，而SPI控制模式則可以訪問(wèn)。

存儲(chǔ)器映射中的這些錯(cuò)誤位是粘滯位，也就是它們僅在錯(cuò)誤寄存器被讀取且錯(cuò)誤源消失時(shí)復(fù)位。

為了簡(jiǎn)化錯(cuò)誤源搜索，存儲(chǔ)器映射包括三個(gè)寄存器：STATUS_REG_1、STATUS_REG_2和STATUS_REG_3。這些寄存器指向包含錯(cuò)誤源的特定寄存器，如表2所示。

例如，若位于STATUS_REG_1(參見(jiàn)表2)中的ERR_LOC_CH4位置1，則說(shuō)明CH4_ERR_REG寄存器(寄存器0x050)中的一個(gè)標(biāo)志位被觸發(fā)(依據(jù)表1)。

所有三個(gè)狀態(tài)寄存器中的位5(CHIP_ERROR位)均指示是否有錯(cuò)誤位置1。當(dāng)錯(cuò)誤不再存在且回讀該寄存器時(shí)，此位清0。然而，位[4:0]要等到其指向的寄存器被讀取且復(fù)位時(shí)才會(huì)清0。

表1.寄存器錯(cuò)誤源

 

 

表2.AD7770和AD7779狀態(tài)寄存器

 

 

主信號(hào)鏈

在信號(hào)鏈上，AD7770和AD7779包括用來(lái)監(jiān)控輸出、濾波器輸出、調(diào)制器和模擬輸入引腳的錯(cuò)誤檢查器。還能診斷PGA增益。

 

 

圖4.每個(gè)通道的信號(hào)鏈

輸出飽和

存儲(chǔ)器映射(從寄存器0x01C到寄存器0x04B)中有與每個(gè)通道相關(guān)聯(lián)的失調(diào)和增益調(diào)整寄存器用以校準(zhǔn)器件，詳見(jiàn)AD7770和AD7779數(shù)據(jù)手冊(cè)中的說(shuō)明。若在設(shè)置增益和失調(diào)配置時(shí)出錯(cuò)，可能導(dǎo)致輸出在正滿量程或負(fù)滿量程處削波。例如，若通道6中的增益和失調(diào)寄存器編程不當(dāng)，對(duì)應(yīng)CH6_7_SAT_ERR寄存器的CH6_ERR_ OUTPUT_SAT位就會(huì)置位，如表3所示。

當(dāng)該錯(cuò)誤被觸發(fā)時(shí)，可以通過(guò)讀取最后一個(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)來(lái)復(fù)查，驗(yàn)證輸出是否確實(shí)在正滿量程或負(fù)滿量程(+FS或−FS)處削波。驗(yàn)證之后，檢查削波的可能原因是否是失調(diào)或增益寄存器編程不當(dāng)，尤其是如果之前未觸發(fā)濾波器或調(diào)制器飽和檢查器。然而，如果這些校準(zhǔn)寄存器未被覆蓋，此錯(cuò)誤檢查器也可能指示濾波器接近飽和，導(dǎo)致默認(rèn)增益調(diào)整比例將輸出放大到+FS或–FS以外。

觸發(fā)此錯(cuò)誤檢查器的另一個(gè)可能原因是模擬輸入超出+FS或–FS，這可以利用SAR ADC來(lái)診斷，詳見(jiàn)“SAR ADC”部分;或者是PGA未正確調(diào)整模擬輸入，這可以按照“PGA增益”部分所述來(lái)診斷。

濾波器飽和

若濾波器輸出超于范圍，就會(huì)觸發(fā)濾波器飽和，表示輸出碼比正或負(fù)滿量程高出大約20%。

當(dāng)8個(gè)片內(nèi)數(shù)字濾波器中的任意濾波器產(chǎn)生飽和錯(cuò)誤時(shí)，位于對(duì)應(yīng)CHx_SAT_ERR寄存器(寄存器0x054至寄存器0x057)中的對(duì)應(yīng)CHx_ERR_FILTER_SAT位置位。例如，當(dāng)通道6濾波器飽和時(shí)，CH6_7_SAT_ERR寄存器的位1置位，如表3所示。

濾波器飽和可通過(guò)讀取Σ-Δ轉(zhuǎn)換結(jié)果來(lái)驗(yàn)證。驗(yàn)證之后，建議通過(guò)ADC_MUX_CONFIG寄存器(寄存器0x015的位[7:6])將Σ-Δ基準(zhǔn)電壓源更改為AVDD引腳以支持更寬的輸入范圍，從而檢查輸入電壓是否比預(yù)期要高，若是則說(shuō)明ADC前端有錯(cuò)誤。

如果濾波器輸出超出界限，將會(huì)觸發(fā)輸出飽和。因此，檢查輸出飽和是否觸發(fā)可表明調(diào)制器飽和檢查器是否正常工作。

調(diào)制器飽和

如果8個(gè)Σ-Δ調(diào)制器中的任意調(diào)制器連續(xù)輸出20個(gè)1或0，飽和檢測(cè)器就會(huì)將對(duì)應(yīng)CHx_SAT_ERR寄存器的對(duì)應(yīng)CHx_ERR_ MOD_SAT位置位。例如，若通道6連續(xù)輸出20個(gè)1或0，CH6_7_SAT_ERR寄存器的位2就會(huì)置1，如表3所示。僅當(dāng)讀取CHx_ERR_MOD_SAT寄存器且錯(cuò)誤自動(dòng)消失時(shí)，例如調(diào)制器重新輸出非全0或全1的值時(shí)，此位才會(huì)清零。

調(diào)制器飽和表明它超出界限，復(fù)位調(diào)制器需要

 

 

引腳發(fā)出一個(gè)脈沖。

調(diào)制器超出界限會(huì)導(dǎo)致濾波器飽和被觸發(fā)。因此，檢查濾波器飽和是否觸發(fā)可表明調(diào)制器飽和檢查器是否正常工作。

所有三種飽和檢測(cè)器(即調(diào)制器、濾波器和輸出飽和檢測(cè)器)均默認(rèn)使能，可通過(guò)CHX_ERR_REG_EN寄存器(寄存器0x058[7:5])禁用，如表3所示。

PGA增益

用戶可以診斷PGA增益是否正確。通過(guò)ADC_MUX_CONFIG(寄存器0x015[5:2])，連接到Σ-Δ轉(zhuǎn)換器輸入的內(nèi)部診斷復(fù)用器可以連接280 mV信號(hào)。這樣便可獨(dú)立驗(yàn)證每個(gè)增益級(jí)(1、2、4和8)，方法是檢查Σ-Δ轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)經(jīng)通道配置寄存器(寄存器0x000至寄存器0x007的位[7:6])設(shè)置的增益級(jí)放大后，是否對(duì)應(yīng)于280 mV。

過(guò)壓/欠壓事件

AD7770和AD7779的每路模擬輸入均包括一個(gè)比較器電路，當(dāng)絕對(duì)輸入電壓超過(guò)AINx+或AINx–引腳的AVDD1x電平時(shí)(AINx+或AINx−引腳可以單獨(dú)檢查)，對(duì)應(yīng)CHx_ERR_REG寄存器(寄存器0x04C至寄存器0x053)的CHx_ERR_AINx_OV位就會(huì)被觸發(fā)。當(dāng)輸入電壓回到低于AVDD1x的電平且回讀該寄存器時(shí)，此位清零。在數(shù)據(jù)手冊(cè)限值以外使用ADC會(huì)降低其線性度。例如，若通道6正模擬輸入(AIN6+)超過(guò)AVDD1B電壓，CH6_ERR_AINP_OV位(寄存器0x052的位1)就會(huì)置位。

同樣，通過(guò)第二比較器，當(dāng)輸入電壓低于AVSSx時(shí)，對(duì)應(yīng)CHx_ERR_ AINx_UV位會(huì)置位，直到電平升到AVSSx以上且回讀該寄存器時(shí)才清零。圖5顯示了各路模擬輸入中實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)比較器(AINx+和AINx–中均有)，它們用于監(jiān)控和觸發(fā)過(guò)壓或欠壓事件。如果錯(cuò)誤長(zhǎng)時(shí)間存在，可能會(huì)降低器件性能并影響其可靠性。由于比較器閾值容差，觸發(fā)電平在供電軌的±30 mV范圍內(nèi)，即過(guò)壓事件為AVDDx ±30 mV，欠壓事件為AVSSx ±30 mV。

 

 

圖5.各路模擬輸入中的過(guò)壓和欠壓比較器

當(dāng)這些錯(cuò)誤被觸發(fā)時(shí)，可利用SAR型轉(zhuǎn)換器來(lái)診斷，將引起觸發(fā)的模擬輸入連接到AUXAIN+/AUXAIN−輸入對(duì)。更多信息參見(jiàn)SAR ADC部分。

表3.CH6_7_SAT_ERR和CHx_ERR_REG_EN

 

 

基準(zhǔn)電壓模塊

基準(zhǔn)電壓檢測(cè)

AD7770和AD7779基準(zhǔn)電壓由片內(nèi)比較器監(jiān)控，如圖6所示。當(dāng)任意Σ-Δ通道的基準(zhǔn)電壓降至0.7 V以下數(shù)微秒時(shí)，就會(huì)觸發(fā)此比較器，受影響通道的對(duì)應(yīng)CHx_ERR_REF_DET位，即該通道的錯(cuò)誤寄存器(CHx_ERR_REG，寄存器0x04C至寄存器0x053)的位0會(huì)置1。此錯(cuò)誤標(biāo)志指示施加的基準(zhǔn)電壓不再是有效的轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，此錯(cuò)誤可能說(shuō)明內(nèi)部基準(zhǔn)電壓緩沖器有故障，或基準(zhǔn)電壓源有故障。

 

 

圖6.基準(zhǔn)電壓檢測(cè)電路

如果基準(zhǔn)電壓檢測(cè)被觸發(fā)，將利用SAR ADC選擇SAR輸入復(fù)用器上的REF+或REF−信號(hào)來(lái)診斷基準(zhǔn)電壓源，詳見(jiàn)“SAR ADC”部分?；蛘呖梢赃x擇ADC輸入復(fù)用器上的基準(zhǔn)電壓源，通過(guò)任意Σ-Δ ADC測(cè)量基準(zhǔn)電壓(參見(jiàn)“Σ-Δ ADC復(fù)用器”部分)。

為此，選定的基準(zhǔn)電壓必須是AVDD1A/AVSS1A，使得輸入范圍可以更寬，支持2.5 V基準(zhǔn)電壓而不會(huì)使調(diào)制器飽和(參見(jiàn)表5)。

驗(yàn)證基準(zhǔn)電壓時(shí)，選擇基準(zhǔn)電壓緩沖器的不同工作模式(BUFFER_CONFIG_1和BUFFER_CONFIG_2寄存器)，以及/或者從三個(gè)可用源中的任意一個(gè)選擇不同的基準(zhǔn)電壓(ADC_MUX_CONFIG寄存器，寄存器0x015的位[7:6])，具體選項(xiàng)分別總結(jié)在表4和表5中。

基準(zhǔn)電壓檢測(cè)錯(cuò)誤檢查器默認(rèn)禁用，通過(guò)CHX_ERR_REG_EN寄存器的REF_DET_TEST_EN位(寄存器0x058的位0)可使能。

諸如PGA等的共模輸出(通常為(AVDD1+AVSSx) ÷ 2)無(wú)內(nèi)置監(jiān)控功能，因此當(dāng)輸出不正常時(shí)，不會(huì)觸發(fā)錯(cuò)誤檢查器。然而，其運(yùn)行情況可通過(guò)將SAR輸入復(fù)用器連接到VCM引腳電壓來(lái)診斷。更多信息參見(jiàn)SAR ADC部分。

表4.基準(zhǔn)電壓源緩沖器工作模式

 

 

表5.Σ-Δ基準(zhǔn)電壓源

 

 

數(shù)字內(nèi)核

ROM和MEMMAP CRC

上電期間會(huì)進(jìn)行熔絲驗(yàn)證。為避免再生長(zhǎng)引起熔絲錯(cuò)誤，AD7770和AD7779內(nèi)置一個(gè)糾錯(cuò)碼(ECC)模塊，它可以校正每個(gè)熔絲庫(kù)的最多2個(gè)熔絲。總共有四個(gè)熔絲庫(kù)。

寄存器和熔絲包含一個(gè)CRC模塊，它會(huì)計(jì)算所有片內(nèi)寄存器的CRC值，包括讀/寫(xiě)寄存器、配置寄存器和測(cè)試寄存器，并存儲(chǔ)結(jié)果。每隔幾秒鐘，CRC會(huì)重新計(jì)算并與存儲(chǔ)的值進(jìn)行比較。如果存儲(chǔ)的CRC值與計(jì)算的CRC值不一致，即說(shuō)明存儲(chǔ)器映射(MEMMAP)遭到破壞。每次訪問(wèn)存儲(chǔ)器映射時(shí)，就會(huì)重新計(jì)算并存儲(chǔ)CRC。

計(jì)算CRC并與從熔絲模塊本身讀取的值相比較，表達(dá)式如下：

x16 + x14 + x13 + x12 + x10 + x8 + x6 + x4 + x3 + x1 + x0

在ROM驗(yàn)證期間發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或MEMMAP遭到破壞時(shí)，ROM_CRC_ERR位或MEMMAP_CRC_ERR位會(huì)分別置位。這些位位于GEN_ERR_REG_1寄存器(寄存器0x059)中。如果發(fā)生錯(cuò)誤，應(yīng)復(fù)位器件。

這些檢查器默認(rèn)使能，將GEN_ERR_REG_1_EN寄存器的MEMMAP_CRC_TEST_EN位和/或ROM_CRC_TEST_EN位(寄存器0x05A的位[5:4])清零可予以禁用。

MCLK開(kāi)關(guān)錯(cuò)誤

AD7770和AD7779集成了一個(gè)內(nèi)部振蕩器時(shí)鐘，用于在上電時(shí)初始化器件。上電之后，AD7770和AD7779將時(shí)鐘控制權(quán)轉(zhuǎn)交給外部振蕩器。如果交接中發(fā)生錯(cuò)誤，EXT_MCLK_SWITCH_ERR位(GEN_ERR_REG_2，寄存器0x05B的位4)會(huì)置位，指示交接未正確完成，器件利用內(nèi)部振蕩器工作。這種情況下可以評(píng)估AD7770和AD7779，并且可以讀取或?qū)懭爰拇嫫?，?Sigma;-Δ不產(chǎn)生任何轉(zhuǎn)換結(jié)果。通過(guò)檢查轉(zhuǎn)換結(jié)果，可以診斷交接是否正確完成。

此錯(cuò)誤假定最低時(shí)鐘頻率為265 kHz。當(dāng)外部時(shí)鐘介于132 kHz和265 kHz之間時(shí)，根據(jù)內(nèi)部振蕩器與外部時(shí)鐘之間的內(nèi)部同步，可能不會(huì)觸發(fā)錯(cuò)誤。因此，如果外部時(shí)鐘低于265 kHz，應(yīng)設(shè)置CLK_QUAL_DIS位以禁用檢查器。設(shè)置此位還會(huì)清除錯(cuò)誤。如果外部時(shí)鐘高于265 kHz且該錯(cuò)誤被觸發(fā)，應(yīng)復(fù)位器件。

接口完整性

AD7770和AD7779數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院苤匾?，否則ADC和系統(tǒng)之間可能發(fā)生誤解，導(dǎo)致不正確的信息被傳輸和處理。

SPI傳輸錯(cuò)誤

在SPI模式下使用AD7770和AD7779時(shí)，SPI接口除讀取ADC數(shù)據(jù)以外，還會(huì)讀取存儲(chǔ)器映射寄存器并寫(xiě)入配置寄存器。它實(shí)現(xiàn)了多種錯(cuò)誤檢查器來(lái)檢測(cè)所傳輸數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。這些錯(cuò)誤不會(huì)自動(dòng)消失，標(biāo)志位和ALERT引腳會(huì)置位，直至回讀寄存器并發(fā)出新的SPI幀為止。

無(wú)效讀/寫(xiě)

當(dāng)主機(jī)試圖讀取無(wú)效寄存器地址，或?qū)懭霟o(wú)效寄存器地址或只讀寄存器時(shí)，SPI_INVALID_READ_ERR位或SPI_INVALID_ WRITE_ERR位(位于GEN_ERR_REG_1寄存器中，即寄存器0x059中)會(huì)置位，并且該讀/寫(xiě)操作會(huì)被忽略。

SCLK計(jì)數(shù)器

任何SPI處理都是8時(shí)鐘周期的倍數(shù)。AD7770和AD7779內(nèi)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)

引腳為低電平且計(jì)數(shù)的時(shí)鐘數(shù)不是8的倍數(shù)時(shí)，它會(huì)觸發(fā)一個(gè)標(biāo)志位，即位于GEN_ERR_REG_1寄存器(寄存器0x059)中的SPI_CLK_COUNT_ERR位。它在

引腳返回高電平時(shí)置位。如果執(zhí)行的是寫(xiě)操作，而SCLK時(shí)鐘線包含的SCLK脈沖數(shù)不正確，則不會(huì)將該值寫(xiě)入所尋址的寄存器，寫(xiě)操作會(huì)被中止。

 

為驗(yàn)證處理是否正確完成，建議讀取錯(cuò)誤被觸發(fā)時(shí)試圖寫(xiě)入的寄存器。

CRC校驗(yàn)和錯(cuò)誤

如果使能SPI CRC(寄存器0x05A的位0)，則會(huì)將8個(gè)CRC位附加于所有SPI處理，如圖7所示。

如果AD7770和AD7779計(jì)算的CRC與主機(jī)傳輸?shù)腃RC不一致，就會(huì)觸發(fā)CRC錯(cuò)誤，SPI_CRC_ERR位(寄存器0x059的位0)、ALERT引腳和Σ-Δ報(bào)頭中的ALERT位置位，直至回讀寄存器為止。收到的消息會(huì)被忽略。

SPI CRC僅影響讀/寫(xiě)寄存器映射命令和SAR輸出轉(zhuǎn)換。

計(jì)算一個(gè)寫(xiě)操作的CRC時(shí)，使用R/

位、7個(gè)地址位和數(shù)據(jù)位。

 

AD7770和AD7779將8個(gè)CRC位追加到每個(gè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)上。如果前一命令是寫(xiě)入寄存器命令，則SDO引腳移出之前收到的數(shù)據(jù)。

如果該命令是回讀寄存器命令，則AD7770和AD7779利用收到的回讀命令的R/

位、7位地址和來(lái)自尋址寄存器的回讀數(shù)據(jù)計(jì)算CRC。

 

如果SPI接口回讀SAR轉(zhuǎn)換結(jié)果，則利用b0000報(bào)頭和SAR轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的12位計(jì)算CRC。

要從SPI接口回讀SAR結(jié)果，應(yīng)將位于GENERAL_USER_CONFIG寄存器(寄存器0x012)的SAR_DIAG_MODE_EN位置1。

CRC校驗(yàn)和通過(guò)以下多項(xiàng)式計(jì)算：

x8 + x2 + x + 1

x8 + x2 + x + 1

圖7.帶CRC的SPI

 

 

Σ-Δ轉(zhuǎn)換

Σ-Δ轉(zhuǎn)換結(jié)果可通過(guò)數(shù)據(jù)輸出接口或SPI接口回讀。

在引腳控制模式下，接口通過(guò)FORMAT0和FORMAT1引腳選擇。在SPI控制模式下，必須將SPI_SLAVE_MODE_EN位置1以通過(guò)SPI接口輸出ADC數(shù)據(jù)，而不是通過(guò)默認(rèn)選擇的DOUT接口。

來(lái)自Σ-Δ的回讀數(shù)據(jù)格式包含每通道的32位、8個(gè)報(bào)頭位和24個(gè)數(shù)據(jù)位，如圖2所示。默認(rèn)情況下，Σ-Δ的8個(gè)報(bào)頭位包含一個(gè)警報(bào)位(其提供與ALERT引腳相同的信息)、數(shù)據(jù)的通道來(lái)源以及4個(gè)CRC位，如圖3所示。

CRC利用來(lái)自雙配對(duì)(例如：通道0和通道1、通道2和通道3、通道4和通道5、通道6和通道7)的數(shù)據(jù)計(jì)算?？偣彩褂?6位，舉例而言，對(duì)于第二個(gè)通道對(duì)(通道2和通道3)，具體情形如下：

56位 = 警報(bào)位 + 3個(gè)ADC通道位(010) +

24個(gè)數(shù)據(jù)位(通道2)+ 警報(bào)位 +

3個(gè)ADC通道位(011) + 24個(gè)數(shù)據(jù)位(通道3)

第一配對(duì)通道包含CRC MSB，第二配對(duì)通道包含CRC LSB。

如果收到的數(shù)據(jù)與追加的CRC不匹配，則會(huì)忽略ADC數(shù)據(jù)。

當(dāng)任一接口錯(cuò)誤被觸發(fā)時(shí)，ALERT引腳置位并保持該狀態(tài)，直至讀取錯(cuò)誤寄存器，即直至成功執(zhí)行新的SPI處理為止。SPI錯(cuò)誤檢查器默認(rèn)禁用，但可通過(guò)GEN_ERR_REG_1_EN寄存器(寄存器0x05A)使能。

電源

當(dāng)AD7770和AD7779初始化，而器件正在運(yùn)行時(shí)，會(huì)執(zhí)行進(jìn)一步監(jiān)控以檢查電平，確定是否發(fā)生了復(fù)位。

內(nèi)部低壓差穩(wěn)壓器(LDO)狀態(tài)

AD7770和AD7779有兩個(gè)用于模擬模塊的片內(nèi)LDO(ALDO1和ALDO2)，以及一個(gè)用于數(shù)字內(nèi)核的LDO (DLDO)。內(nèi)部比較器監(jiān)控各LDO輸出電平，若電壓超過(guò)預(yù)定義閾值電平，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤標(biāo)志。

圖8.模擬LDO監(jiān)控器

 

 

如果三個(gè)LDO中任意一個(gè)的電壓降至閾值以下數(shù)微秒，對(duì)應(yīng)位就會(huì)置位，具體而言是：ALDO1_PSM_ERR、ALDO2_PSM_ERR或DLDO_PSM_ERR，位于GEN_ERR_REG_2寄存器中(寄存器0x5B的位[2:1])。

需要時(shí)，設(shè)置BUFFER_CONFIG_2寄存器(寄存器0x01A)的位[2:0]可以獨(dú)立過(guò)驅(qū)這些內(nèi)部LDO，并將外部電源直接施加于AREG1CAP、AREG2CAP或DREGCAP引腳。這種情況下會(huì)檢測(cè)外部輸出電壓。

圖9.數(shù)字LDO監(jiān)控器

 

 

所有三個(gè)檢查器均可通過(guò)GEN_ERR_REG_2_EN(寄存器0x05C的位[3:2])分別使能/禁用。

當(dāng)三個(gè)錯(cuò)誤檢查器中的任意檢查器被觸發(fā)時(shí)，可通過(guò)如下方式來(lái)驗(yàn)證：使用片內(nèi)SAR ADC并將SAR輸入上的多路復(fù)用器連接到對(duì)應(yīng)LDO，如“SAR ADC”部分所述。

可以手動(dòng)觸發(fā)內(nèi)部監(jiān)控器電平以檢查檢測(cè)器是否正常工作，方法是適當(dāng)?shù)卦O(shè)置寄存器0x05C的位[1:0]，即LDO_PSM_TRIP_TEST_EN位。這些位可將比較器窗口閾值提高到LDO輸出以上，迫使比較器觸發(fā)。

復(fù)位和上電

在下述任一情況下，AD7770和AD7779寄存器可復(fù)位到默認(rèn)值：

• 上電過(guò)程中，當(dāng)LDO達(dá)到最低電平并觸發(fā)上電復(fù)位(POR)電路時(shí)。

• 在

輸入引腳上引入一個(gè)脈沖。建議在器件剛剛上電之后采取這一做法，以保證器件正確初始化。

 

• 按照對(duì)應(yīng)序列寫(xiě)入GENERAL_ USER_CONFIG_1寄存器的SOFT_RESET位(寄存器0x011的位[1:0])，例如先寫(xiě)入SOFT_RESET = 11，再寫(xiě)入SOFT_RESET = 10，以此類推。

• 通過(guò)SDI引腳連續(xù)輸入64個(gè)1。

無(wú)論何種情況，AD7770和AD7779都會(huì)復(fù)位，因此RESET_DETECT位(GEN_ERR_REG_2，寄存器0x05B的位5)有效。

AD7770和AD7779會(huì)保持復(fù)位狀態(tài)，直至所有LDO輸出均處于正確的電平。RESET_DETECT位置位說(shuō)明軟件或硬件復(fù)位已發(fā)生。例如，RESET_DETECT位檢測(cè)到

引腳上的毛刺。

 

當(dāng)RESET_DETECT位置位時(shí)，在SPI控制模式下讀取GEN_ERR_REG_2寄存器(寄存器0x05B)，或在SPI和引腳控制模式下切換

引腳狀態(tài)，可將該位清零。

 

SAR ADC

 

 

圖10.用于診斷的SAR ADC

AD7770和AD7779的SAR ADC用于上述許多診斷功能，包括片內(nèi)和系統(tǒng)級(jí)診斷功能。它獨(dú)立于主ADC通道(即AVDD4和AVSS4引腳)進(jìn)行控制并供電，因此最好利用SAR來(lái)執(zhí)行這些功能，以免中斷主ADC轉(zhuǎn)換。同使用另一個(gè)Σ-Δ ADC通道進(jìn)行診斷相比，使用SAR進(jìn)行診斷可降低常見(jiàn)故障發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)镾AR使用SPI引腳而非數(shù)據(jù)輸出接口來(lái)輸出ADC數(shù)據(jù)。使用外部多路復(fù)用器(如圖10所示，這樣選擇線路可由AD7770和AD7779通用輸入/輸出(GPIO)引腳及一些信號(hào)調(diào)理電路控制)，可以使能SAR ADC診斷信號(hào)通道，而不必騰出其他專門(mén)用于系統(tǒng)測(cè)量功能的Σ-Δ ADC。

當(dāng)SAR ADC通過(guò)SAR_DIAG_ MODE_EN位(寄存器0x012的位5)使能時(shí)，所有從SDO引腳線路移出的數(shù)據(jù)都來(lái)自SAR ADC，因此Σ-Δ ADC可以同時(shí)使用DOUT接口而不會(huì)中斷。

診斷多路復(fù)用器

SAR ADC之前有一個(gè)多路復(fù)用器(如圖11所示)，允許選擇一對(duì)外部引腳(AUXAIN+/ AUXAIN−)和不同片內(nèi)電源、信號(hào)、LDO輸出電壓、基準(zhǔn)電壓源、芯片溫度等。

 

表6列出了所有可通過(guò)多路復(fù)用器連接到SAR ADC的可能節(jié)點(diǎn)，其中一些用于監(jiān)控目的，已在上文中提到。此多路復(fù)用器通過(guò)GLOBAL_ MUX_CONFIG寄存器(寄存器0x016的位[7:3])控制。根據(jù)這些位的配置，SAR ADC輸入連接不同的信號(hào)，如表6所示。當(dāng)上述錯(cuò)誤之一被觸發(fā)時(shí)，如果對(duì)應(yīng)信號(hào)可連接到SAR輸入，那么SAR ADC就能監(jiān)控其電平，因此它可用于診斷目的。

 

圖11.SAR ADC信號(hào)鏈，包括多路復(fù)用器、驅(qū)動(dòng)放大器、ADC和邏輯電路

表6.SAR多路復(fù)用器輸入

 

 

1 AVSSx代表AVSS1至AVSS4引腳

Σ-Δ型ADC多路復(fù)用器

只要PGA之前的信號(hào)路徑上有一個(gè)多路復(fù)用器(參見(jiàn)圖1)，那么每個(gè)Σ-Δ型ADC也可用于診斷目的，轉(zhuǎn)換器輸入可以連接到零電平、正滿量程、負(fù)滿量程或280 mV固定差分信號(hào)，以驗(yàn)證通道是否正常工作，如圖12所示。

 

 

圖12.用于選擇ADC基準(zhǔn)電壓源和輸入的ADC_MUX_CONFIG寄存器

診斷多路復(fù)用器通過(guò)目標(biāo)通道的CHx_CONFIG寄存器的CHx_RX位使能，然后便可通過(guò)ADC_MUX_CONFIG寄存器的MTR_MUX_CTRL位(寄存器0x015的位[5:2])控制該多路復(fù)用器。因此，該內(nèi)部多路復(fù)用器也可用于診斷目的，如“PGA增益”部分和“基準(zhǔn)電壓檢測(cè)”部分所述。

 

AD7770和AD7779有一些特性支持用戶監(jiān)控內(nèi)部模塊，在警報(bào)出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行診斷，以及驗(yàn)證錯(cuò)誤是否存在。器件還可以應(yīng)用不同方法來(lái)更正這些錯(cuò)誤。所有這些特性使AD7770和AD7779成為需要診斷功能以實(shí)現(xiàn)功能安全的應(yīng)用的理想解決方案。