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  [组图]ADuCM360:热电偶温度测量系统解决方案           ★★★ 【字体:
ADuCM360:热电偶温度测量系统解决方案
作者:ADI公司    文章来源:ADI公司    点击数:    更新时间:2014-9-1    
ADI公司的ADuCM360是全集成的3.9kSPS,24位数据采集系统,特性包括有两个高性能多路Sigma-Delta (Σ-Δ) ADC、一个32位ARM Cortex-M3处理器和闪存/EE存储器、可编程ADC输出速率(3.5Hz~3.906kHz)、50Hz/60Hz噪音抑制、RMS噪音、3.53Hz时为52nV、50Hz为200nV。器件主要用在工业自动化和过程控制、智能精密传感系统、4mA~20mA智能传感器系统、医疗设备和病人监护。

ADuCM360是一个完全集成的3.9kSPS,24位数据采集系统。它在单个芯片上,集成了两个高性能,多通道Σ-Δ(Σ-Δ)的模拟-数字转换器(ADC),一个32位的ARM Cortex-M3处理器,和Flash/ EE存储器。ADuCM360可以直接连接到外部高精度传感器(有线或电池供电)。该ADuCM361含有ADuCM360的所有功能,但只有一个24位Σ-ΔADC(ADC1)。

ADuCM360/ADuCM361包含一个片上32kHz振荡器和一个内部16MHz的高频振荡器。高频振荡器是通过可编程时钟分频器进行路由,该可编程时钟分频器可产生处理器核时钟的操作频率。最大核时钟速度为16MHz,这个速度不受工作电压或温度的限制。

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图1 ADuCM360功能框图

该微控制器核是一个低功耗的ARM Cortex-M3处理器,其32位RISC机,最高可提供20 MIPS的峰值性能。其Cortex-M3处理器集成了一个灵活的11通道DMA控制器,可支持所有有线通信外设(SPI、UART和I2C)。集成在芯片上的还有128kB非易失性Flash/EE存储器和8kB的SRAM。

其模拟子系统包括双通道ADC(每个都连接一个灵活的输入多路复用器)。其两个ADC都可以在全差分和单端模式下运行。其他片上的ADC功能包括:双可编程激励电流源、诊断电流源以及AVDD_REG/ 2(900mV)的偏置电压发生器,以设置输入通道的共模电压。它还具有一个低侧内部接地开关,可以关闭外部电路(例如,电桥电路)的电源。

这些ADC包含两个平行的过滤器:SINC3或SINC4滤波器与SINC2滤波器并联。SINC3或SINC4滤波器用于高精度测量。SINC2滤波器用于快速测量和阶跃变化的输入信号的检测。

该器件包含一个低噪声,低漂移内部带隙参考电压,但它们也可以配置为接收一个或两个外部参考电压(比例测量配置)。该芯片还提供了一个缓冲外部基准输入的选项。还提供了单通道缓冲电压输出DAC。

ADuCM360/ADuCM361集成了一系列片上外设,可在单片机控制软件下,被配置为所需要的应用程序。其外设包括:UART、I2C和双SPI串行I/O通信控制器;一个19引脚GPIO端口;两个通用定时器;唤醒定时器;和一个系统看门狗定时器。还提供一个16位的PWM控制器(6个输出通道)。
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图2 ADuCM360典型系统配置图

该ADuCM360/ADuCM361是专门设计,用在电池供电的应用,因此,低功率操作是至关重要的。其微控制器核可以配置为正常操作模式,功耗为290μA/ MHz(包括闪存/ SRAM IDD)。如果开启两个ADC(输入缓冲器关闭),四个PGA增益,一个SPI端口和所有的定时器,整个系统的电流消耗可以为1mA。

在直接程序控制下,ADuCM360/ADuCM361可以配置为多个低功耗工作模式,包括:休眠模式(内部唤醒定时器开启),其功耗仅为4μA。在休眠模式下,外设,如外部中断或内部唤醒定时器,可以唤醒设备。此模式使得该器件具有超低的功耗,同时,仍然可以对异步外部或周期性事件作出回应。

其片上厂家固件支持在线串行下载(通过串行线接口——2引脚JTAG系统和UART);非侵入性仿真也是通过串行线接口进行支持。这些功能都集成在一个低成本的,QuickStart开发系统上,并支持这一精密模拟微控制器系列。

该器件外部工作电压为1.8 V~3.6 V,工作在-40℃~+125℃的工业温度范围。

ADuCM360主要特性

•模拟输入/输出

-双通道24位ADC(ADuCM360)

-单24位ADC(ADuCM361)

-可编程ADC输出速率 (3.5Hz~3.906kHz)

-同时50Hz/60Hz的噪声抑制

- 50SPS连续转换模式

-16.67SPS单转换模式

-灵活的输入多路复用器,两个ADC的,输入通道的选择

- 2个24位多通道ADC(ADC0和 ADC1)

- 6个差分或11单端输入通道

- 4个内部通道监测DAC,温度传感器,IOVDD/4,和AVDD/4(只有ADC1)

-可编程增益(1~128)

- RMS噪声:52NV(3.53Hz),200NV(50Hz)

-可编程传感器激励电流源

-片上精密电压基准

-单12位电压输出DAC

- NPN模式,用于4mA~20mA回路

•微控制器

- ARM Cortex-M3 32位处理器

-串口线下载和调试

-内部钟表晶体唤醒定时器

- 16MHz振荡器具有8路可编程分频器

•存储器

-128kB Flash/EE存储器,8kB SRAM

-通过串行线和UART在电路调试/下载

•电源电压范围:1.8V~3.6V(最大)

-功耗,单片机工作模式

-核耗电290μA/MHz

- 2个通用定时器

-唤醒定时器/看门狗定时器

-多通道DMA和中断控制器

•封装和温度范围

- 48引脚为7mm×7mm LFCSP封装

-指定为-40℃~+125℃的操作

•开发工具

-低成本QuickStart开发系统

-第三方编译器和模拟器工具支持

-齐全的安全功能,用于改进诊断

ADuCM360应用

•工业自动化和过程控制

•智能精密传感系统

• 4mA~20mA环路供电智能传感器系统

•医疗设备、病人监护仪

热电偶温度测量系统
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图3 ADuCM360控制的4-20mA的温度监视器电路图

采用ARM Cortex-M3的14位4-20mA回路供电的热电偶温度测量系统,图3所示的电路是一个完整的回路供电,热电偶的温度测量心态,其中4mA~20mA输出电流,采用精密模拟微控制器的PWM功能进行控制。

热电偶温度测量系统特性

• 4mA~20mA的热电偶温度监控器
•冷端补偿
•回路供电
•热电偶温度测量系统应用
•现场仪表/智能变送器
•温度控制器
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