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[参考译文] ADS1114-Q1:ADS1114-Q1

Guru**** 1129500 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1114, ADS1115, ADS1114-Q1, ADS1120-Q1, ADS1148, ADS1248, ADS1115-Q1, ADS131B23-Q1
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1322113/ads1114-q1-ads1114-q1

器件型号:ADS1114-Q1
主题中讨论的其他器件: ADS1148ADS1248、ADS1114 、ADS1115、 ADS1115-Q1ADS131B23-Q1

您好!

我想寻求帮助。 为了安全起见、我在 PCB 上有一个2线 RTD。 这意味着我通过精密 Δ-Σ ADC 测量电阻、并且我需要设置一个温度限值、如果 RTD 上的温度达到阈值、我将发出警报信号。 因此、我更喜欢具有内置比较器的 Δ-Σ、并且最好是具有功能安全类别的芯片。 如果有、是否可以使用该芯片进行 RTD 测量? 您能否为该设计推荐一个好的解决方案:测量2线 RTD 并在温度高于设定值时生成警报信号。

感谢你的帮助。

措尔特

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    您好 Zsolt:

    ADS1114-Q1可满足此要求、但您需要以某种方式提供电流源。 以下是向您展示如何为航天级器件执行此操作的参考设计: https://www.ti.com/lit/ug/tiduf19/tiduf19.pdf。您可以对其进行调整、以便与常规器件配合使用。  该其他设计展示了2线 RTD 测量系统的一般设计: https://www.ti.com/lit/an/sbaa329a/sbaa329a.pdf?ts = 1707240253676 

    如果您可以在微控制器中实施警报功能、则应考虑 集成了电流源的 ADS1120-Q1、它可以为您节省使用运算放大器实施电流源的麻烦。

    如果您还有任何问题、请告诉我、

    列维德弗里斯

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    你好,Levi

    感谢您的答复、参考设计对您的帮助很大。 您能建议如何实现报警电路的设计吗?

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    Zsolt、

    第30页的数据表中提供了有关如何使用 ALARM 引脚的示例原理图:  

    如您所见、ADS1114-Q1警报引脚应连接到微控制器上的 GPIO 引脚、以便能够触发中断。 ALERT 线路也应该有一个上拉电阻器、如上面第30页的图表所示

    如果您有更多问题、请告诉我、

    列维德弗里斯

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    您好、Levi:

    非常感谢您的帮助。 能否将此芯片用于2线 RTD? 如果是、您可以向我发送如何操作的应用手册?

    提前感谢您。

    措尔特

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    尊敬的 Zsolt:

    是的、此器件可用于 测量2线 RTD 和生成警报信号。

    如前所述、使用 ADS1114、您必须提供自己的激励电流源、而 ADS1148和 ADS1248等其他器件则集成了该功能。  

    以下应用手册: RTD 测量基本指南(修订版 A)(TI.com) 概述了2线、3线、4线 RTD 接线配置、并展示了比例式测量的基本拓扑。  

    以下应用手册: 使用 ADS1148和 ADS1248进行 RTD 比例测量和滤波(修订版 A) 介绍了如何在比例拓扑中配置 RTD 测量、使用内置的 IDAC 电流源、通过外部精密基准电阻进行馈送。 比例式操作具有优势、因为激励电流源漂移和噪声导致的误差往往可以消除。  

    我们的 TIPL 系列: 高精度实验室系列:模数转换器(ADC)| TI.com 也在"使用高级 ADC 测量 RTD"一节详细介绍了这个主题。

    此致、

    天使

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    您好,Angel,

    非常感谢您的帮助。 我还有一个问题吗? 是否可以将新型功能安全合规型24位 ADC 芯片 ADS131B 用于我的应用? 如果是、我如何实现双线 RTD?

    谢谢、祝您愉快

    措尔特

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    尊敬的 Zsolt:

    您有哪些功能安全合规性要求?  

    使用 ADS131B 会增加很多额外的复杂性。

    如果您想了解有关此器件的详细信息、应在 ADS131B 上发布新的 E2E 帖子。

    此致、

    天使

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    您好,Angel,

    我的性能等级为 B、SIL 为2。

    谢谢、祝您愉快

    措尔特

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    尊敬的 Zsolt:

    我的同事提请我注意您的请求。 我是精密 ADC 团队的功能安全经理。 让我看看我能不能帮你解决。

    我相信我们可以解决您对 ADS1115的需求。
    ADS1115并非根据 TI 的功能安全硬件开发流程开发的、但该器件相对简单、因此我们应该能够获得一些基本信息。
    对于 ADS1115-Q1、我们在产品文件夹中发布了一个文档、其中显示了器件的时基故障率、故障模式分布和引脚 FMA。 相同的数据和信息也适用于 ADS1115。 在文档链接后: ADS1115-Q1功能安全时基故障率、FMD 和引脚 FMA

    我们可以使用这些信息填充您的 FMEDA、然后定义特定的安全机制、您可以实施这些机制来检测各种故障。

    在测量简单的2线 RTD 时、我建议使用电压激励。 对于具体情况、我建议使用精密电压源(例如外部电压基准)、例如4.096V 输出、以激励由 RTD 和精密偏置电阻组成的电阻分压器、如下面的简化图所示(未显示 RC 滤波器等)。

    可以通过测量 RTD 上的电压来计算 RTD 电阻。
    V_RTD = R_RTD /(R_RTD + R_bias) x V_REF。

    您可以针对 R_RTD 求解该方程。 V_REF 和 R_BIAS 均已知、它们的精度将决定您测量的精度。

    现在看一下功能安全方面。 我们可以实施以下安全机制(SMX)来解决 ADS1115的各种失效模式:

    • SM1:基准电压测量
      使用多路复用器连接(AIN2 - GND)测量基准电压。
      这种测量可用于测量 ADC 的精度。 因此、它可以解决失效模式偏移误差、增益误差、我还想说输出代码误差要经过一定程度的扩展。
      该测量还可用于检测多路复用器卡在多路复用器位置或多路复用器选择了错误的通道以进行扩展。
    • SM2:偏移电压测量
      使用多路复用器连接(AIN1-GND)测量 ADC 失调电压或从外部将 AIN3短接至 GND 并测量(AIN3-GND)。
      该测量解决了偏移误差故障和输出代码误差的扩展。
    • SM3:多次读取转换数据
      您可以多次读取每个转换数据、以检测在读取转换结果期间是否存在任何通信错误。
    • SM4:读回寄存器设置
      通过回读寄存器设置、您可以检测寄存器写入操作期间是否存在任何通信错误。
    • SM5:ALERT 引脚诊断
      ALERT 引脚未跳闸通常被视为潜在故障、不会直接违反安全目标。 为了检测 ALERT 引脚是否仍然正常工作、您可以定期更改比较器的阈值设置、并特意使 ALERT 输出跳闸。

    接下来、您还必须查看引脚故障导致的故障模式、确定哪些模式会违反您的安全目标、然后提出相应的安全机制。 上述 SMS 很可能可用于检测大多数引脚故障。

    此外、您可能还需要外部电源电压监视器来检测 ADC 电源是否超出范围。
    您可能无法使用 ADS1115本身来测量电源和测量基准电压。 如果这两个测量值之一不正确、则很好地表明某些器件(例如电源)不正确。

    通常还需要检测 RTD 是否已断开。 这一点应该相对容易检测、因为在该故障条件下、RTD 上的电压等于基准电压。

    虽然 ADS131B23-Q1是使用 TI 的功能安全硬件开发流程开发的、但对于您的应用来说似乎是绰绰有余的。 但它当然也可以使用。

    此致、
    约阿希姆·武尔克

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Wurker:

    非常感谢您的宝贵文章,我真的很感激,它已经是一个伟大的帮助在安全推进设计。 如果我有机会直接向安全专家咨询、我想抓住这个机会。

    哪些安全标准必须遵循 IEC 61508 (SIL 等级)或 ISO 13849 (性能等级)?

    如果我使用 没有专用警报引脚的 ADC 芯片仍然足够、或者我是否需要第二个与硬件相关的安全相关电路?

    使用 I2C 还是 SPI 有关系吗?

    如果我使用  ADS131B23-Q1芯片、正如您所说、这可能是过度使用、那么我可以在电路板上使用1个芯片来支持2个分离(都在同一个 GND 上)的2个芯片吗?

    如果我使用芯片 ADS131B23-Q1、我假设只需要执行 SM3-5步骤、或者?

    如果我使用芯片 ADS131B23-Q1、是否有 可用的参考设计?

    我使用 Microchip A PIC24的 uController、是否需要看门狗等其他装置或任何其他装置来监控 uController?

    再次感谢您的时间和帮助。

    措尔特

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Zsolt:

    不用客气。

    哪些安全标准必须遵循 IEC 61508 (SIL 等级)或 ISO 13849 (性能等级)?
    我认为这取决于您的目标应用/市场/终端设备。 您的终端客户或功能安全经理应该能够告诉您。 在进行功能安全设计时、我假设贵公司有一位功能安全经理。

    如果我使用没有专用警报引脚的 ADC 芯片仍然足够、或者我是否需要第二个与硬件相关的安全相关电路?
    这实际上取决于您的安全要求和故障反应时间要求。
    在我看来、除非您需要以比从 ADC 中读取的速度检测到过热、否则不需要警报引脚。

    使用 I2C 还是 SPI 有关系吗?
    我不这么认为。

    如果我使用 ADS131B23-Q1芯片、正如您所说、这可能是过度使用、那么我可以在电路板上使用1个芯片来支持2个分离(都在同一个 GND 上)的2个芯片吗?
    我认为是这样。 您可以使用 A 部分中的一个 ADC 来表示一个 RTD、并使用 B 部分中的一个 ADC 来表示另一个 RTD。 除非两个 RTD 测量值不需要独立。

    如果我使用芯片 ADS131B23-Q1、我假设只需要执行 SM3-5步骤、或者?
    使用 ADS131B23-Q1、您必须检测类似的故障、但检测类似故障的方式与使用单个 ADS1115-Q1时的方式不同。
    请参阅您可以在产品文件夹中申请的功能安全手册。
    下面是直接请求链接: https://www.ti.com/licreg/docs/swlicexportcontrol.tsp?form_id=307127∏_no=ADS131B23-Q1&ref_url=asc_dc_padc

    如果我使用芯片 ADS131B23-Q1、是否有可用的参考设计?
    查看《安全手册》可能是着手此工作的良好起点。

    我使用 Microchip A PIC24的 uController、是否需要看门狗等其他装置或任何其他装置来监控 uController?
    最后、您必须确定 UC 的各种故障、然后确定哪些故障与安全相关。 对于违反您的安全目标的故障、您必须采取某些措施来减轻或防止它们。

    此致、
    约阿希姆·武尔克