MAX1452/MAX1455常见问题

电子工程师 2009-04-20 2333

MEMS/传感技术

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描述

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。

MAX1452和MAX1455有什么区别?
这些信号调理器的传感器激励模式是什么?
MAX1452能够用于电压桥驱动模式吗?
MAX1455能够用于电压桥模式吗?
MAX1452能够用在4-20mA应用中吗?
MAX1455能够用在4-20mA应用中吗?
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?
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?
我可以自由使用放大器来为输出电压提供更大增益吗?
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?
UNLOCK引脚需要下拉电阻吗?
桥激励电压的限制是什么?
模拟输出电压的限制是什么?
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?
在我的补偿算法中，需要使用失调TC DAC和FSOTC DAC吗?
除了查找表之外，使用失调TC DAC和FSOTC DAC有什么优势吗?
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?
OFF查找表中的系数可以有不同的符号吗?
在数字模式下，我必须使用评估软件中提供的Serial.dll吗?
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?
信号调理器和KEY必须使用相同的电源吗?
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?
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?
我在CLK1M引脚上看不到内部振荡器信号。问题出在哪里?
我的信号调理器并不以模拟模式启动。问题出在哪里?
表明信号调理器完全关断的VDD电压电平是多少?
信号调理器的最小VDD启动电压是多少?
闪存内容的工厂设置是什么?
信号调理器的默认工作模式是数字还是模拟?
配置寄存器的工厂设置是什么?
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?
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?
配置寄存器中的振荡器调整位非常关键吗?
怎样把振荡器频率调整到1MHz?
评估套件中都包含什么?
我注意到输出信号中有1kHz波纹。怎样消除它?
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?
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?
DIO信号的电压阈值(逻辑)电平是多少?
要利用这些信号调理器，我必须使用Wheatstone桥型传感器吗?
我的传感器阻抗非常低。我还能使用MAX1452作为信号调理器吗?
我的传感器阻抗非常高。我还能使用MAX1452作为信号调理器吗?
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?
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?
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?
在Maxim网站的什么地方可以找到评估软件?
闪存存储软件吗?
信号调理器能工作在产品工作温度范围之外吗?
我可以读出信号调理器的数字输出吗?
–NS和–CS评估板有什么区别?
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?
当我从Visual Basic调用DLL时，出现了错误信息。我应该怎么办?

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。
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。
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。
问：MAX1455能够用于电压桥驱动模式吗?
答：不可以。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。Σ-Δ 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。
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。
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，MAX1452/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，MAX1452/MAX1455传感器信号调理器的启动要求。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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”
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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，Driving Strain-Gauge Bridge Sensors with Signal-Conditioning ICs。如果需要帮助，请联系工厂。
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。
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。
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。
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. 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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