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[参考译文] ADS127L21:功能安全 AFE

Guru**** 2381330 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2325, OPA2328, ADS127L21, OPA2192
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/1462317/ads127l21-functional-safety-afe

器件型号:ADS127L21
主题中讨论的其他器件: OPA2192、OPA2325、OPA2328

工具与软件:

您好、TI 团队

我有两个问题。

1.我们计划在根据 IEC 61508标准认证的安全 PLC 中使用该 ADC。 我们需要以20年的验证测试间隔实现 SIL2。 只需使用单个 ADS127L21和内置安全功能(CRC、STATUS1和 STATUS2)以及检查 DRDY 信号频率、是否可以实现此目的? 或者是否必须具备某种控制方法(第二个 ADC、参考测量)?

OPA2192是否是适用于输入的驱动器?

此致

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    Hallo Theo、

    非常感谢您关注我们用于功能安全 PLC AI 模块设计的 ADS127L21。

    如果不执行实际的 FMEDA、我就很难确定可能需要哪些额外措施来满足 SIL 2指标。 以下是一些想法:

    • 可使用 SPI CRC 检测通信故障。
    • 此外、当 SDO 始终为低电平或高电平时、您还可以检测几个器件或通信故障。 我通常将此测量称为"主机通信中断检测"。 例如、当 CSn 引脚无法再驱动为低电平时、或器件发生意外复位等情况时、就会发生这种情况
    • 可以使用寄存器映射 CRC 检测寄存器映射中的位翻转。
    • 通过使用窗口看门狗监测 DRDYn 输出、可以检测时钟树中的故障。 转换和 DRDYn 指示与时钟频率成正比。
    • 可以通过测量器件偏移来检测 ADC 中的偏移误差。 这可以通过利用 MUX[1:0]= 10b 寄存器设置来实现。
    • 为了检测外部 VREF 中的增益误差或误差、您认为必须向 ADC 注入一个单独的测试信号、这需要一个外部多路复用器。
      当然、也可以通过使用独立 ADC (例如 MCU 中的 ADC)测量 VREF 来检测外部 VREF 中的故障。
    • 测试信号测量可能也有助于检测多路复用器中的故障。
    • 如果您可以创建可变测试信号、例如使用具有 RC 滤波器的 DAC 或 PWM、那么您也可以使用该信号来检查输出代码中是否存在任何主要阻塞位。
    • 您可能还需要监控电源、但我想您无论如何都会这样做。

    如果有任何帮助、请告诉我。

    请 Keith 在我们团队中评论您的输入驱动程序问题。 他是 ADS127L21的主要应用工程师。

    Viele Grüße、
    Joachim Wuerker

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    您好 Theo:

    是的、OPA2192可以驱动 ADS127L21、需要考虑几个因素。

    1. 如果使用与 ADC 模拟量相同的电源电压(典型值为5V)、则会出现交叉失真。  当输入电压在正电源轨的3V 范围内时、这将导致小幅的失调电压漂移。  如果您测量低频信号、这通常是可以接受的、但如果您要对交流信号进行数字化、则会增加失真(THD 更高)。

    2. 您可以增加 OPA2192的电源电压、但如果放大器输出超过 ADC 最大输入额定值、则需要保护 ADC 输入。

    3. 另一种选择是使用 OPA2325、该器件针对5V 操作进行了优化、不会出现交叉失真。  偏移电压和噪声高于 OPA2192。

    此致、
    Keith Nicholas
    精密 ADC 应用

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    尊敬的 Keith:

    感谢您的帮助。 我将使用  OPA2328。

    此致

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    Joachim、您好

    感谢您对此的想法。 我可能会 并行使用两个 AFE。 唯一的故障点将是电路或元件的共因错误。 在本例中、实时测试 ADC 的问题在于停机时间太长。

    此致

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    尊敬的 Theo:

    听起来不错。 因此、在两个 ADC 之间进行合理性检查肯定更容易实现。
    如果您在此过程中有任何其他问题、请告诉我们。

    此致、
    Joachim Wuerker