AD74115H具有HART调制解调器的单通道软件可配置输入/输出技术手册

概述
AD74115H是一款软件可配置的单通道输入/输出设备，用于工业控制应用。AD74115H集成在单片上，提供广泛的使用案例。这些使用案例包括模拟输出、模拟输入、数字输出、数字输入和电阻温度检测器（RTD）和热电偶测量的功能。AD74115H还有一个集成HART调制解调器。使用一个串行外围接口（SPI）处理所有与设备的通信，包括与HART调制解调器的通信。可通过SPI或通用输入和输出（GPIO）引脚来评估数字输入和数字输出，来支持更高速的数据速率。

该设备配备一个16位Σ-Δ模数转换器（ADC）和一个14位数模转换器（DAC）。AD74115H包含一个高精度2.5 V片上基准电压源，可用作DAC和ADC的基准。

通过ADP1034配套产品提供电源和隔离。ADP1034和AD74115H一起使用时，正模拟电源AVDD上具备可编程功率控制（PPC），实现最终应用中的优化功率解决方案。如果需要单极功能，可以启用一个片上充电泵。
数据表：*附件：AD74115H具有HART调制解调器的单通道软件可配置输入 输出技术手册.pdf

应用

• 隔离工业控制系统
• 过程控制
• 工厂自动化
• 楼宇控制系统

特性

• 单通道软件可配置的输入/输出
• 多个可配置模式采用一个引脚
  • 电压输入
  • 电流输入
  • 电压输出
  • 电流输出
  • 数字输入
  • 数字输出
  • 2线、3线或4线RTD测量
  • 热电偶测量
• 面向引脚的螺丝端子能够承受过压，无论是否通电
• 辅助高电压感应引脚
• 10ppm°参照温度系数
• 具有可选50 Hz和60 Hz抑制性能的16位Σ-ΔADC
• 14 位单调 DAC
• 单极和双极能力
• 集成式HART调制解调器
• 片内诊断，包括开路和短路检测
• 内部温度传感器，精度为 ±5°C
• 兼容 SPI
• 宽电源电压范围
• 可编程电源控制
• 温度范围：−40°C 至 +105°C
• 48 引脚 LFCSP

框图

引脚配置描述

典型性能特征

术语

ADC 失调误差

对于单极性输入范围，当输入短路（0 V）时，ADC 失调误差是与零刻度码（0x0000）之间的偏差，以最低有效位（LSB）为单位。
对于双极性输入范围，当输入短路（0 V）时，ADC 失调误差是与中间刻度码（0x8000）之间的偏差，以最低有效位（LSB）为单位。

ADC 增益误差

增益误差适用于单极性和双极性范围。增益误差是 ADC 量程误差的一种度量。
对于输入范围，增益误差定义为满量程误差减去零刻度误差。该误差以百万分之一满量程（ppm FSR）表示。

DAC 失调误差

当 DAC 输出寄存器加载 0x0 时，失调误差是模拟输出与理想零刻度输出之间的偏差。失调误差以毫伏（mV）为单位表示。
DAC 双极性零误差

当 DAC 输出寄存器加载 0x0000 时，双极性零误差是模拟输出与理想中间刻度输出（0 V）之间的偏差。此误差仅适用于双极性输出范围。
DAC 增益误差

增益误差是 DAC 量程误差的一种度量。该误差是 DAC 传输特性斜率与理想斜率之间的偏差，以满量程的百分比（% FSR）表示。
总未校正误差（TUE）

TUE 是输出与理想值之间的最大偏差。TUE 包括积分非线性（INL）、失调、增益误差和内部参考误差。

操作理论

AD74115H 是一款单通道、软件可配置输入输出器件，专为满足隔离过程控制和工厂自动化应用的需求而设计。该器件完全集成了片上解决方案，用于输入和输出操作。AD74115H 具有 16 位Σ-Δ型 ADC 和 14 位数模转换器（DAC），采用 7 mm × 7 mm、48 引脚的 LFCSP 封装。AD74115H 还集成了 HART 调制解调器。

通过向配置寄存器写入内容可对通道进行配置。用户可通过 AD74115H 寄存器映射，细化每种操作模式的默认配置。有关详细功能框图，请参见图 32。

坚固架构

AD74115H 系统在嘈杂环境中具有高稳定性，能够承受过压情况，如线路误接和电涌事件。片上线路保护器可确保当 I/OP 螺丝端子的电位高于 AVD 引脚时，不会向芯片供电。

图 32 和表 36 中所示的推荐外部组件（包括瞬态电压抑制器 TVS），能够抵御输入和输出端子上的电涌。使用推荐的组件时，I/OP 和 I/ON 螺丝端子可承受高达直流±36 V 的过电压（由外部 TVS 限制）。

SPI 内置循环冗余校验（CRC）功能，可确保在嘈杂环境中实现无差错通信。