XTR108EVM 设计套件：XTR108 评估与应用指南

在工业自动化和过程控制领域，4 - 20mA 两线制变送器是非常重要的组件，而 XTR108 作为一款优秀的 4 - 20mA 两线制变送器，其 XTR108EVM 设计套件为工程师提供了一个完整的评估和测试环境。今天，我们就来详细了解一下这个套件。

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套件概述

XTR108EVM 演示板专为 XTR108 4 - 20mA 两线制变送器提供评估和测试环境而设计。该套件主要包含 XTR108 硬件设计套件和软件控制部分，具有完全可配置性，能对 XTR108 和用户的 RTD（电阻温度检测器）进行评估，还能在最终模块中对 XTR108 和用户的 RTD 进行编程，并可在宽温度范围内校准大多数类型的 RTD，软件工具也有助于选择电阻值。

关键硬件组成

XTR108 传感器接口板

XTR108 传感器接口板是套件中的重要组成部分，它包含 XTR108、一个外部 SOIC EEPROM 和几个跳线，方便进行桥传感器配置。

• 输入/输出：通过传感器接口板上的 J1（五位置插头）与 XTR108 PC 接口板连接。
• 跳线配置：JUMP1 - JUMP7 这些跳线可灵活配置与 RTD 的连接，能将 XTR108 置于电压输出模式或电流输出模式。
• XTR108 和外部 EEPROM：U1 是用于评估的 XTR108，板上还包含一个 4k 位的外部 SOIC - 8 行业标准 SPI EEPROM U2。
• 保护和滤波：配置了防止错误接线的组件，如 D1 可防止反极性连接损坏；C1 - C5 为零电阻提供输入噪声滤波，C9 用于滤波共模电阻上产生的噪声，还可在 RTD 两端直接连接电容。
• 测试点和面包板区域：有多个测试点，方便测量模拟信号；预留有标准间距 0.1in 镀通孔的区域，可用于概念验证面包板；大多数表面贴装组件都配有引脚插座，便于将表面贴装组件替换为通孔组件。

XTR108 PC 接口板

XTR108 PC 接口板同样起着关键作用，它包含 RS - 232 串行接口、PIC16F876 微控制器、直流 - 直流转换器和光隔离电路。

• 输入/输出：通过 PC 接口板上的 J4 与 XTR108 传感器接口板连接。
• RS - 232 接口和微控制器：PIC16F876 微控制器用于与 XTR108 进行 SPI 通信，其固件由工厂编程，源代码可从网上下载，方便工程师开发自定义固件；通过 PC 上的串行端口（RS - 232）使用 Visual Basic 软件发起 RS - 232 通信，该软件源代码也可从网上下载；75LBC241 用于将 RS - 232 逻辑电平转换为 5V 逻辑电平。
• 直流电源：7V 到 10V 的直流电源通过 J2 施加到 XTR108 PC 接口板，D1 防止反极性连接损坏，U9 和 U2 用于将未调节的输入电源转换为调节后的 5V。
• 直流 - 直流转换器和光隔离：DCR01050 直流 - 直流转换器将调节后的 5V 电源转换为隔离的调节后 5V 电源，为所有光隔离器 U6、U3 和 U10 供电，光隔离可使 SPI 信号浮动到 XTR108（IRET）的接地参考，避免接地问题。

初始设置和检查

传感器接口板跳线设置

需确认并设置 XTR108 传感器接口板上的跳线，使其符合工厂设置，如下表所示：	Jumper	Position	Comments
JUMP1	I OUT	Use Current Output mode
JUMP2	FET	Use FET subregulator
JUMP3	FET	Use FET subregulator
JUMP4	I OUT	Use current output mode
JUMP5	I OUT	Use current output mode
JUMP6	No load	Do not connect load to voltage output
JUMP7	Bypass	Bypass Voltage Mode Charge Pump

硬件设置

将 XTR108 传感器接口板连接到 XTR108 PC 接口板，在 XTR108 PC 接口板上连接 7V - 10V 的实验室电源，将 XTR108EVM PC 电缆从 XTR108 PC 接口板上的 RJ - 45 插孔连接到测试计算机的 RS - 232 串行端口。

软件安装和启动

• 安装：以正常的 Microsoft Windows 方式安装 EVM 控制软件，关闭所有其他应用程序，从 Windows 任务栏的“开始”按钮选择“运行”，在“运行”对话框中输入“d:setup”（d 为包含 XTR108EVM 软件 CD - ROM 的 CD - ROM 驱动器盘符），然后按屏幕提示安装软件；若要卸载，可使用 Windows 控制面板的“添加/删除软件”功能。
• 启动：通过单击“开始/所有程序/XTR108 设计套件”下的“XTR108 DK 板接口”启动 XTR108EVM 板控制软件。
• 通信设置：软件启动时，若未自动选择正确的 COM 端口，需手动设置。点击 OK，确保电源和 RS - 232 电缆连接正常，若连接无误，可点击主窗口菜单中的“设置”，选择“通信设置”选项，在弹出窗口中选择板连接的串行端口，然后点击 OK。

硬件检查

在主窗口中点击“文件/加载设置”，选择 XTR108_DK_setup.txt 文件并打开，然后按下“写入 XTR”、“写入 EEPROM”和“读取 XTR”。连接 200Ω 电阻到 RTD 端子 T1 应产生 20mA 输出，连接 100Ω 电阻应产生 4mA 输出。

软件概述

摘要标签

通过直观的图形界面访问关键寄存器，可更改用于选择 XTR108 校准 RTD 范围的外部电阻值，软件关闭时会将外部电阻配置保存到文件中。该标签还有四个按钮，方便将显示的寄存器写入或读取 XTR108 和 XTR108 EEPROM。

查找电阻标签

XTR108 有五个通道，可支持五种不同的 RTD 类型或温度范围。此标签允许用户输入 RTD 类型、温度范围、Callendar - Van Dusen 系数和 XTR108 输出范围，按下“计算结果”按钮将计算配置 XTR108 所需的所有电阻值，并将这些值复制到软件工具的“校准”标签中。

校准标签

该标签包含校准 XTR108 和 RTD 所需的对话框，Visual Basic 软件中的算法使用输入的 XTR108 配置电阻值、温度范围和测量结果来计算 XTR108 寄存器值，校准算法适用于电流输出模式和电压输出模式，其源代码可从德州仪器网站下载。

寄存器标签

不同的寄存器标签对应不同的寄存器设置，如寄存器 0 可重置 XTR108 并指示校验和是否通过；寄存器 3 未使用；寄存器 4 可控制连续 EEPROM 读取模式；寄存器 5 可调整过量程和欠量程限制等。

一般操作提示

直流 - 直流转换器

PC 接口板上的直流 - 直流转换器与光隔离配合使用，可使 SPI 信号的数字驱动电路接地参考浮动到 XTR108 的接地参考，避免接地冲突。但该转换器噪声较大，可在不使用时关闭，仅在通信时开启。若 XTR108 EVM 电源循环且通信未重新建立，转换器可能连续运行，噪声会影响 XTR108 性能。

电荷泵

传感器接口板上的简单离散电荷泵可产生小的负电压，当 XTR108 处于电压输出模式时，需向 XTR108 (I_{IN }) 阶段施加负电压，该电路可方便地提供此负电压，其输入为 XTR108 的时钟信号。为使电路正常工作，XTR108 时钟必须连续切换，可通过将 XTR108 置于连续 EEPROM 读取模式实现，JUMP7 可用于连接或断开外部缓冲器与 XTR108 时钟信号。

电压输出模式

在许多应用中，可将跳线 JUMP2 和 JUMP3 置于“旁路”位置，直接将 XTR108 连接到电源。但需注意，此模式下不能对 XTR108 施加过电压，其最大电源电压为 5.5V，D1 上的电压降会使 XTR108 电源电压降低约 0.7V，可在 XTR108 的 (V_{s}) 引脚（EVM 上的 TP17）测量以获取准确的电源电压。

区域设置

在一些欧洲 PC 系统中，启动 XTR108DK 控制软件时可能会报告错误，这通常是由于非英语语言计算机使用逗号作为小数点分隔符导致的类型不匹配错误。解决方法是更改 PC 的区域设置，具体步骤包括在 Windows 控制面板中选择“区域和语言选项”，在“高级”选项卡中选择“英语（美国）”作为非 Unicode 程序的语言，必要时重启计算机，然后在“区域选项”选项卡中自定义区域选项，将小数点符号设置为句号。

总结

XTR108EVM 设计套件为工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发基于 XTR108 的应用。通过合理设置硬件和软件，遵循操作提示，工程师可以充分发挥 XTR108 的性能，为工业自动化和过程控制领域的项目提供可靠的解决方案。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。