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從工廠自動化應用中的MCU獲得更多訊號鏈

本文作者:德州儀器       點擊: 2018-06-21 14:57
前言:
隨著工廠越來越智慧化,用於監控這些設備的感測器和自動化設備的技術也變得越來越智慧。微控制器(MCU)必須快速且有效地適應不同類型的感測和量測應用需求,特別是有關照明、濕度、溫度、電力電流、一氧化碳及其他條件或參數的感測應用。其中一個解決轉接需求的方法就是運用MCU中配置整合、靈活的訊號鏈,可以因應不同的應用需求做出不同的配置。
 
這種整合訊號鏈的設計是新型MSP430FR23xx MCU系列的重要零組件,並具備多個可配置的智慧類比組合的週邊設備。智慧類比組合包含數個類比訊號鏈的週邊設備,其中包括配備可編程增益放大(PGA)功能的運算放大器(op amp)和12位元數位類比轉換器(DAC)。這些週邊設備提供了許多配置選項,讓您可以依據應用需求配置內部訊號設計。圖1是智慧類比組合模組的高階原理圖。
 

圖一:MSP430FR2355 MCU智慧類比組合模組
 
MSP430FR2355裝置包含四個智慧類比組合模組,使您可以依據應用需求獨立配置DAC、PGA和運算放大器的各種組合。此外,透過內部智慧類比組合連接配對使用,也降低了訊號鏈外部連接電路的需求。該MCU還包括一個200KSPS 12位元連續漸進暫存器(SAR)類比數位轉換器(ADC)和兩個增強型比較器,以在MCU內提供更多的訊號鏈零組件。

工廠的溫度傳送器是智慧類比組合和支援-40至105°C工作溫度的MSP430FR2355 MCU的其中一個感測應用。採用MSP430FR2355 MCU的4mA至20mA迴路供電的電阻溫度感測器(RTD)溫度傳送器參考設計提供了較少零組件數量、低成本的解決方案。此參考設計採用MSP430FR2355 MCU晶片內建的智慧類比組合來控制迴路電流,因此不再需要獨立式DAC,如圖2所示。
 

圖2:4mA至20mA電流迴路供電的溫度傳送器參考設計原理圖
 
該設計實現了12位元輸出解析度和6μA輸出電流解析度,同時結合了反向極性保護,以及國際電工委員會(IEC)61000-4-2和IEC61000-4-4 迴路電源輸入保護。圖3顯示了實際硬體設計。
 
圖3:採用MSP430FR2355 MCU的溫度傳送器參考設計
 
工廠自動化中感測應用的增長驅動了MCU中更多類比與週邊設備整合的需求。藉由增加整合的類比零組件的可配置性,可提供開發人員設計的靈活性,進而滿足工廠自動化系統的不同需求。
 
其他資源
• 進一步瞭解 MSP430FR2355 MCU與 MSP-EXP430FR2355 LaunchPad™ 開發套件。
• 下載應用報告,“如何在MSP430™ MCU使用智慧類比組合”。
• 閱讀MSP430FR2355產品規格表及產品系列使用指南。
• 閱讀技術白皮書“智慧類比組合支援未來基於MCU的感測和量測應用”,瞭解更多關智慧類比組合的應用與產品項目。

關於德州儀器 (TI)
德州儀器 (TI) 是一家全球性半導體設計製造公司,專門致力於類比積體電路 (IC) 及嵌入式處理器的開發。TI 擁有全球頂尖人才,銳意創新,塑造技術產業未來。而今,TI正攜手約100,000家客戶開創更美好未來。

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