DAC8742H 技术规格与应用总结

该DAC8742H是一款兼容 HART、FOUNDATION 现场总线™和 PROFIBUS PA 的低功耗调制解调器，专为工业过程控制和工业自动化应用而设计。^®^
*附件：dac8742h.pdf

在HART模式下，DAC8742H集成了所有必需的电路，以作为半双工HART物理层调制解调器工作，在从机或主机配置中，滤波的外部元件最少。在 FOUNDATION 现场总线模式下，DAC8742H集成了所有必需的电路，以作为半双工 FOUNDATION 现场总线兼容 H1 控制器和 MAU 运行。

HART、FOUNDATION 现场总线或 PROFIBUS PA 数据流可以通过 UART 接口或由 SPI 接口访问的集成 FIFO 从微控制器传输。SPI接口包括一个SDO引脚，用于菊花链支持、各种中断和其他扩展功能。

特性

• 符合 HART 标准的物理层调制解调器
  • 1200/2200 Hz HART FSK 正弦波
  • 寄存器TX信号的可编程幅度
    （仅限DAC8741H/DAC8742H）
  • 集成RX解调器和带通滤波器，外部元件最少
• FOUNDATION 现场总线兼容 H1 控制器和介质连接单元 （MAU）
  • 基于曼彻斯特编码总线供电 （MBP） 的 31.25 kbit/s 通信
  • 集成曼彻斯特编码器和解码器
  • 与 PROFIBUS PA 兼容
• 低静态电流：典型工业工作温度范围（-40°C 至 85°C）下最大 180 uA
• 集成1.5V基准电压源
• 灵活的时钟选项
  • 内部振荡器
  • 外部晶体振荡器
  • 外部CMOS时钟
• 数字接口
  • DAC8742H：UART 和 SPI
• 可靠性：CRC位错误检查、看门狗定时器
• 宽工作温度：–55°C 至 125°C
• 5 mm x 5 mm TQFP 封装

参数

方框图

DAC8742H 是德州仪器推出的低功耗多协议调制解调器，兼容 HART、FOUNDATION Fieldbus 与 PROFIBUS PA 工业通信协议，核心优势为高集成度、宽温工作与灵活接口，适用于工业过程控制、PLC/DCS I/O 模块、传感器变送器等工业自动化场景。

一、核心产品特性与参数

1. 通信协议与信号特性

• 协议支持：HART 模式支持 1200/2200 Hz FSK 正弦波调制解调，FOUNDATION Fieldbus/PROFIBUS PA 模式支持 31.25 kbit/s 曼彻斯特编码。
• 信号性能：HART 模式发射输出幅度 450480 mVp-p（160 Ω 负载），接收灵敏度 80120 mVp-p；FF/PA 模式发射输出幅度典型值 800 mVp-p，接收灵敏度 75 mVp-p，抖动容差 ±3.2 µs。

2. 接口与控制功能

• 数字接口：支持 UART 与 SPI 双接口，SPI 速率最高 12.5 MHz，支持菊花链扩展，UART 模式 HART 协议 1200 BAUD、FF/PA 协议 57.6 kBAUD。
• 辅助功能：集成 CRC 校验、看门狗定时器、载波检测（CD）、中断（IRQ）功能，支持全双工自检模式，配备 Jabber 抑制器防止总线持续占用。

3. 电源与环境

• 电源配置：模拟电源（AVDD）2.75.5 V，数字接口电源（IOVDD）1.715.5 V，典型静态电流 180 µA（工业温度范围），掉电模式电流最大 60 µA。
• 工作温度范围 - 55°C~+125°C，采用 5mm×5mm 32 引脚 TQFP 封装，焊球材质 NIPDAU，符合 RoHS 标准，MSL 等级 3（260°C 峰值回流，168 小时存储）。

4. 集成组件

• 基准源：内置 1.5 V 精密基准源（精度 ±2%），支持外部 2.5 V 基准源输入，适配不同精度需求。
• 滤波与振荡：集成带通滤波器（BPF），支持内部 / 外部滤波切换；时钟可选内部振荡器、外部晶体或 CMOS 时钟，HART 模式时钟频率 1.2288/3.6864 MHz，FF/PA 模式 4 MHz。

二、关键功能与优势

1. 多协议兼容

• 单一芯片支持三种主流工业通信协议，无需额外外置调制解调器，简化工业设备通信设计，降低 BOM 成本。
• HART 模式支持主从设备配置，FF/PA 模式集成 H1 控制器与介质连接单元（MAU），满足不同工业总线需求。

2. 高可靠性与灵活性

• 防护特性：ESD 防护等级 HBM±8000 V、CDM±1500 V，具备 RF 过载检测与总线冲突保护，适应工业恶劣环境。
• 配置灵活：通过寄存器可编程 HART 发射幅度（400~800 mVp-p 步进 25 mVp-p）、FF/PA 前导码长度与曼彻斯特编码极性，支持软件复位与电源管理。

3. 低功耗与小型化

• 优化功耗设计，工业温度范围内典型工作电流仅 180 µA，适配环路供电的 2 线制传感器变送器。
• 5mm×5mm 小封装结合高集成度（内置基准、滤波、调制解调电路），节省 PCB 空间，适配小型工业设备。

三、典型应用场景

1. 核心应用领域

• 工业过程控制：PLC 与 DCS 系统的模拟量 I/O 模块，实现 4~20 mA 模拟信号与数字通信的叠加传输。
• 传感器变送器：温度、压力、流量等传感器的信号变送，通过 HART 协议实现设备校准、诊断与数据交互。
• 分布式控制系统：FOUNDATION Fieldbus/PROFIBUS PA 总线设备接口，适配分布式天线系统（DAS）等工业网络。

2. 典型应用电路

• 2 线制 HART 变送器 ：DAC8742H 作为 HART 调制解调器，与 MSP430 控制器、DAC8830 数模转换器、运算放大器配合，实现 4~20 mA 电流环与 HART 数字信号的融合传输，支持环路供电与总线通信。

四、设计与使用建议

1. 电源与布局

• 电源去耦：AVDD 与 IOVDD 引脚就近放置 0.1 µF 陶瓷电容 + 1 µF 电解电容，模拟地（AGND）与数字地（DGND）单点连接，减少干扰。
• 信号布线：模拟信号（MOD_IN/MOD_OUT）与数字信号分开布线，HART 模式 MOD_OUT 引脚需并联 522 nF 电容，FF/PA 模式并联 0100 pF 电容保证稳定性。

2. 配置与校准

• 首次使用需通过寄存器配置通信协议、接口模式、发射幅度与时钟源，HART 模式建议启用内部带通滤波器简化外围电路。
• 高精度场景需校准基准源与信号幅度，利用全双工模式进行自检，确保发射与接收链路正常。

3. 多设备与总线配置

• 多设备级联时，SPI 接口通过 SDO 引脚实现菊花链，UART 接口需通过地址区分设备，总线电容控制在推荐范围内。
• HART 模式需注意总线匹配电阻（典型 160 Ω），FF/PA 模式需遵循总线拓扑规范，确保信号完整性。