89
Elektronika Praktyczna 3/2001
P O D Z E S P O Ł Y
Interfejsy z†cyfrow¹
kalibracj¹
Maxim oferuje stosunkowo
najwiÍcej, przy tym bardzo
rÛønorodnych uk³adÛw inter-
f e j s o w y c h , w ú r Û d k t Û r y c h
szczegÛlnie nowoczesne s¹
uk³ady z†cyfrow¹ kalibracj¹
parametrÛw. Przyk³adem takie-
go uk³adu jest MAX1457, ktÛ-
rego parametry zoptymalizowa-
no pod katem wspÛ³pracy
z†czujnikami piezorezystywny-
mi. Schemat blokowy tego
uk³adu pokazano na rys. 10.
Jak widaÊ, oprÛcz tradycyjne-
go wzmacniacza pomiarowego
z†wejúciem rÛønicowym, w†je-
go wnÍtrzu ulokowano piÍÊ
16-bitowych rejestrÛw prze-
chowuj¹cych wspÛ³czynniki
korekcyjne steruj¹ce prac¹
kompensacyjnych przetworni-
kÛw C/A (w tym liniowoúÊ
przetwarzania), cyfrowo pro-
gramowane ürÛd³o pr¹dowe
zasilaj¹ce czujnik pomiarowy,
a†takøe 12-bitowy przetwornik
A/C s³uø¹cy do konwersji na-
piÍcia zasilaj¹cego mostek po-
miarowy. WspÛ³czynniki ko-
rekcyjne s¹ przechowywane
w†zewnÍtrznej pamiÍci nie-
ulotnej EEPROM, sk¹d s¹ au-
tomatycznie odczytywane za
p o m o c ¹
w b u d o w a n e g o
w†uk³ad interfejsu SPI. Na
rys. 11 pokazano przyk³adowy
system zautomatyzowanego ka-
Scalone interfejsy czujników
pomiarowych, część 3
Zgodnie z†zapowiedzi¹ sprzed miesi¹ca
w†ostatniej czÍúci artyku³u omÛwimy
najciekawsze rozwi¹zania oferowane przez firmÍ
Maxim, w†tym ìcyfroweî interfejsy pomiarowe.
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
93C66
ród³o
pr¹dowe
Napiêcie
odniesienia
Generator
Interfejs szeregowy
A/C
Multplekser
Modu³ 1
Modu³ 2
Modu³ n
librowania systemÛw pomiaro-
wych, zbudowanych na uk³a-
dach MAX1457.
Interesuj¹c¹ moøliwoúci¹
oferowan¹ przez Maxima jest
d o s t o s o w a n i e p a r a m e t r Û w
wzmacniacza wejúciowego oraz
ürÛd³a zasilaj¹cego mostek po-
miarowy do czujnikÛw rÛøne-
go typu. Takøe budowÍ toru
pomiarowego moøna dostoso-
waÊ do indywidualnych wy-
magaÒ, co u³atwia fakt, øe
Maxim przygotowa³ aø 90 rÛø-
nych blokÛw funkcjonalnych.
Z a m Û w i e n i e i n d y w i d u a l n e j
wersji tego uk³adu jest obwa-
rowane kilkoma warunkami,
spoúrÛd ktÛrych najtrudniejszy
do pokonania to spora mini-
malna liczba zamÛwionych eg-
zemplarzy.
Nieco mniej dok³adn¹, ale
b a r d z i e j z i n t e g r o w a n ¹ o d
MAX1457 wersj¹ scalonego
interfejsu pomiarowego jest
uk³ad MAX1458 (rys. 12).
Nieulotn¹ pamiÍÊ EEPROM
o†pojemnoúci 128 bitÛw wbu-
dowano w†strukturÍ tego uk³a-
du, a†dostÍp do niej umoøli-
Rys. 10.
Rys. 11.
P O D Z E S P O Ł Y
Elektronika Praktyczna 3/2001
90
wia synchroniczny interfejs
szeregowy, funkcjonalnie zbli-
øony do SPI. Interfejs ten
moøna wykorzystaÊ do jedno-
czesnej konfiguracji wielu mo-
du³Ûw pomiarowych. Uk³ad
MAX1458 wyposaøono w†czte-
ry korekcyjne przetworniki
C/A o†rozdzielczoúci 12 bitÛw
oraz wbudowany w†strukturÍ
termistor z†wyprowadzon¹ na
zewn¹trz jedn¹ koÒcÛwk¹. Po-
d o b n y k o n s t r u k c y j n i e d o
M A X 1 4 5 8
j e s t
u k ³ a d
MAX1478. Najpowaøniejsz¹
rÛønic¹ pomiÍdzy przedstawio-
nymi uk³adami jest zastosowa-
nie w†MAX1478 wzmacniacza
wyjúciowego z†wyjúciem rail-
to-rail, dziÍki ktÛremu ca³ko-
wita strata amplitudy sygna³u
wyjúciowego na obci¹øeniu
o†impedancji 100k
Ω
nie prze-
kracza 100mV.
B u d o w Í p o d o b n ¹ d o
MAX1458/78 ma takøe uk³ad
MAX1459. Najwaøniejsze rÛø-
nice polegaj¹ na:
- Wbudowaniu do wnÍtrza
uk³adu pÛ³przewodnikowego
termistora, odizolowanego
od pozosta³ych elementÛw
uk³adu. Moøna go wyko-
rzystaÊ do pomiaru i†ewen-
tualnej stabilizacji tempera-
tury struktury.
- Zastosowaniu na wyjúciu
MAX1459 multipleksera syg-
na³Ûw wyjúciowych.
- Zapewnieniu ³atwej wspÛ³-
pracy interfejsu z†konwerte-
rem napiÍcie-pr¹d z†wyj-
úciem 4..20mA.
ród³o
pr¹dowe
Interfejs szeregowy
EEPROM
Progr
.
offset
Generator
Logika
steruj¹ca
16-bitowy interfejs szeregowy
EEPROM
PGA
MUX
16b A/C
Rejestry
danych
Czujnik
temperatury
Rejestr
konfiguracji
Rejestr
wspó³cz.
korekcyjnych
16-bitowy DSP
Czujnik
pomiarowy
12-bitowy
port wyjœciowy
C/A
ROM
Interfejs DSP
Maxim rozwijaj¹c moøli-
woúci oferowanych uk³adÛw,
wprowadzi³ do produkcji nie-
zwykle zaawansowany prze-
twornik A/C zintegrowany
z†procesorem DSP. Uk³ad ten
oznaczono MAX1460, schemat
blokowy przedstawiamy na
rys. 13.
W†odrÛønieniu od wczeú-
n i e j o p i s a n y c h u k ³ a d Û w
MAX1460 samoczynnie anali-
zuje zmiany parametrÛw oto-
czenia (przede wszystkim tem-
peratury) i†dynamicznie dosto-
sowuje wartoúci wspÛ³czynni-
kÛw korekcyjnych do warun-
kÛw tak, aby uzyskaÊ najlep-
sze z†moøliwych parametry
przetwarzania. Rozbudowane
procedury diagnostyczne ulo-
kowane w†pamiÍci ROM pro-
cesora DSP u³atwiaj¹ prowa-
dzenie autodiagnostyki, dziÍki
ktÛrej ryzyko nieprawid³owego
skalibrowania uk³adu jest mi-
nimalizowane.
Konwersja sygna³u z†mos-
tka pomiarowego jest dwueta-
p o w a . N a j p i e r w n a s t Í p u j e
przetworzenie na postaÊ cyf-
row¹ przez przetwornik o†roz-
dzielczoúci 16 bitÛw. Ten
Rys. 13.
Rys. 12.
sam przetwornik jest wyko-
rzystywany do konwersji syg-
na³u z†wewnÍtrznego (mostko-
wego) przetwornika tempera-
tury. Na wejúciu przetworni-
ka znajduje siÍ multiplekser
analogowy z†wejúciami i†wyj-
úciem rÛønicowymi. Wyniki
konwersji s¹ obrabiane przez
16-bitowy procesor DSP. S³o-
wo wyjúciowe po wszystkich
korekcjach ma rozdzielczoúÊ
1 2 b i t Û w i † j e s t d o s t Í p n e
w†postaci rÛwnoleg³ej. DostÍp
do wstÍpnej konfiguracji DSP
i†pamiÍci EEPROM zapewnia
5-liniowy interfejs szeregowy
z†dwoma niezaleønymi wej-
úciami. Jest on aktywny tyl-
ko podczas programowania
lub konfiguracji.
Podsumowanie
Jak widaÊ z†tego krÛtkiego
przegl¹du, funkcjonalna integ-
r a c j a d o t k n Í ³ a d o t y c h c z a s
ìnienaruszalneî uk³ady, jakimi
by³y interfejsy pomiarowe.
DziÍki temu projektanci syste-
mÛw pomiarowych maj¹ bar-
dzo u³atwion¹ pracÍ, ponie-
waø wymagane niegdyú precy-
zyjne projektowanie analogo-
wej czÍúci systemÛw pomiaro-
wych czÍúciowo moøna zast¹-
piÊ przez odpowiednio oprog-
ramowane mikrokontrolery.
Tak wiÍc nawet uk³ady
bardzo analogowe, staj¹ siÍ
coraz bardziej cyfrowe...
Andrzej Gawryluk, AVT
Noty katalogowe uk³adÛw
prezentowanych w†artykule
d o s t Í p n e s ¹ n a s t r o n a c h
WWW producentÛw i†na p³y-
cie CD-EP2/2001B w†katalogu
\Interfejsy.