德州仪器PGAxxxEVM - 034评估模块用户指南解析

作为电子工程师，在进行信号调理相关设计时，评估模块是我们不可或缺的工具。今天就来深入探讨一下德州仪器（Texas Instruments）的PGAxxxEVM - 034评估模块，为大家详细解读其特性、配置及使用要点。

文件下载：PGA300EVM-034.pdf

一、评估模块概述

PGAxxxEVM - 034为测试QFN封装的PGA900、PGA300和PGA305提供了一个平台。该评估模块有PGA900EVM - 034、PGA300EVM - 034和PGA305EVM - 034三种版本，名称明确了模块中包含的信号调理器。它为这些设备提供了一个可互换的测试平台。

模块分区

该模块主要分为六个部分：

1. 接口板和外部电源：包括USB2ANY连接器、XDS200连接器（单丝调试器）以及用于为评估模块供电的香蕉连接器。
2. 电源：配备7.5V、5V和3.3V稳压器。
3. 模式选择：支持4 - 20mA环路（电流模式）和电压模式。
4. OWI电路：用于设备间的通信。
5. 电阻桥：用于压力输入等信号的处理。
6. 应用组件：列出了使用PGA900/PGA300/PGA305设备进行实际应用所需的组件，此部分默认配置为电流模式。

二、默认配置

评估模块需要在J20和J21处施加10 - 30V的输入电压，并将电源电流限制在100mA。出厂时，评估模块默认配置为电压模式，具体跳线设置如下表所示：	跳线	设置	功能
J12	闭合	PGAxxx从OWI电路上电（VDD = 5V）
J1, J2, J3	闭合	将电阻桥连接到PGA900
J6, J7, J8	闭合	带100nF负载的电压模式
J24, J25, J26, J27, J28, J30	闭合	启用SPI/I2C/UART（仅适用于PGA900）
J16	闭合	将ASIC_GND连接到IRETURN
J14（引脚1 - 2）	闭合	将VDD电容连接到ASIC_GND
J19（引脚2 - 3）	闭合	将USBGND连接到IRETURN

需要注意的是，PGA900、PGA300和PGA305具有不同的特性和引脚功能，评估模块上的一些电路和通信特性仅适用于PGA900。每个设备都有自己独特的图形用户界面（GUI），可与包含的USB2ANY板进行通信。

三、输入和输出配置

1. 压力输入

PGAxxxEVM - 034有一个电阻桥，通过数字电位器可以改变桥的一个分支。该分支有两个并联的数字电位器，与一个4.7kΩ电阻串联。要将PGAxxx设备的桥电压连接到电阻桥，必须闭合J1；要将桥输出连接到PGAxxx，还需闭合J2和J3。每个输入引脚串联一个截止频率约为106Hz的RC滤波器。

2. 温度输入

评估模块本身没有为PGAxxx的温度输入提供激励，但可以使用板最右侧的TP27和TP29施加外部信号。

3. 输出

评估模块可以配置为电压模式或电流模式（4 - 20mA环路），每种模式需要不同的跳线设置。

电压模式

默认情况下，评估模块配置为带100nF负载的电压模式。为了保证稳定性，需要一个补偿电容和一个隔离电阻。如果电容负载与100nF不同，则需要更改隔离电阻和补偿电容的值。若设计者希望在电压模式下VDD高于5V，可打开J12并闭合J13，此时VDD将等于施加到评估模块的电源电压。

电流模式

在电流模式下，评估模块必须正确配置，以分离板上所有电压电平的不同负参考。电流模式有两种情况：使用OWI和使用SPI/I2C/SWD（仅适用于PGA900或I2C模式下的PGA305）。需要注意的是，在电流模式下，评估模块的输入电压（J20和J21）应至少为20V。

OWI和SPI/I2C/SWD在4 - 20mA电流环路中的应用

在电流模式下，根据使用OWI还是SPI/I2C/SWD作为PGA900的通信类型，有两种不同的设置场景。PGA300仅允许通过OWI进行通信，使用PGA300在电流模式下时，应始终遵循表3中的设置。PGA305允许通过OWI或I2C进行通信，使用OWI与PGA305在电流模式下通信时，参考PGA300的设置；使用I2C与PGA305在电流模式下通信时，使用与PGA900在电流模式下I2C通信相同的设置。

四、OWI通信

1. OWI电路原理

评估模块中的OWI电路允许设计者通过电压电平转换和电流传感电路与PGA900、PGA300和PGA305进行通信。该电路基于使用OPA454的求和放大器，以补偿PGA900的GND参考（ASIC_GND）与OWI电路参考（IRETURN）之间的电压差。OWI电路主要由四个部分组成：

• OWI写入：将UART数据和激活脉冲电平转换为OWI电压逻辑电平。
• 偏移电压：用户选择的恒定偏移电压，用于补偿二极管等组件的恒定压降，仅在电流模式下需要，电压模式下应设置为0V。
• 电流补偿电压：仅在电流模式下需要，用于补偿由于环路电流导致的PGA900地和OWI电路地之间的电压差，电压模式下OPA734的增益应设置为单位增益。
• OWI读取：将电流转换为电压，并将电压电平转换为UART电压逻辑电平。

2. 激活脉冲

PGAxxxEVM - 034生成的激活脉冲用于激活OWI（需要用户开发适当的固件）。在PGA900和PGA305的GUI中，可通过“OWI激活模式”菜单选择“Through Pulse”选项，然后点击“OWI”使用该激活脉冲；也可选择“Through I2C”选项通过I2C启用OWI。在PGA300的GUI中，按下“Activate OWI”即可发送激活脉冲。

3. 数据传输

通过OWI可以以320 - 9600bps的速率向PGA900/PGA300/PGA305发送数据。

五、XDS200和USB2ANY连接器

1. XDS200连接器

XDS200用于PGA900的单丝调试（SWD）功能。设计者需要使用XDS200套件中的小转接板连接到PGA900EVM - 034的J17，无需外部连接。

2. USB2ANY连接器

USB2ANY用于PGA900/PGA300/PGA305提供的不同通信协议。它连接到评估模块的J18，其硬件基于TI MSP430F5529 16位微控制器，集成了USB 2.0。USB2ANY有封闭和开放两种版本，功能相同。

六、电源供应

评估模块需要10 - 30V的输入电压才能正常工作。在OTP编程期间，J15必须闭合，此操作仅适用于PGA900，PGA300没有OTP功能。

七、注意事项

1. 适用范围

该评估模块仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中对TI半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装到任何成品中，也不得用于消费或家庭用途。

2. 保修条款

TI对评估模块提供90天的保修，但在某些情况下（如非TI原因导致的不合格、用户设计问题或未按时付款等），TI不承担责任。用户应在交付后10个工作日内通知TI任何明显缺陷，在发现隐藏缺陷后10个工作日内通知。TI的责任仅限于修理、更换评估模块或为用户账户提供信用。

3. 法规通知

不同国家和地区对评估模块有不同的法规要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的无线电法规定以及欧盟的电磁兼容性指令等。用户在使用时应确保遵守相关法规。

4. 使用限制和警告

评估模块不得用于功能安全和/或安全关键评估，用户在操作前必须阅读并遵循用户指南和其他相关文档中的警告和限制通知。操作时应在TI推荐的规格和环境条件内进行，避免超出规定的性能评级和规格，以免造成人身伤害、财产损失或设备损坏。

通过以上对PGAxxxEVM - 034评估模块的详细解析，相信大家对该模块有了更深入的了解。在实际设计中，我们应根据具体需求合理配置和使用该模块，同时严格遵守相关的注意事项，以确保设计的顺利进行。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。