AD5700ACPZRL7 โมเด็มชิปเดี่ยวที่ได้รับการรับรอง HART ขับเคลื่อนนวัตกรรม IoT อุตสาหกรรม

^{10 พฤศจิกายน 2568 — ในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อัจฉริยะ โซลูชันการสื่อสารทางไกลที่เชื่อถือได้กำลังกลายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางอัจฉริยะ AD5700ACPZ-RL7 ซึ่งเป็นโมเด็มชิปตัวเดียวที่ได้รับการรับรองโดย HART Communication Foundation กำลังให้นิยามใหม่ของสถาปัตยกรรมการสื่อสารของอุปกรณ์ภาคสนามอุตสาหกรรม ด้วยการผสานรวมที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพการสื่อสารที่เสถียร}

I.Chip บทนำ
 

^{AD5700ACPZ-RL7 เป็นชิปโมเด็ม HART ประสิทธิภาพสูงที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม นำเสนอแพ็คเกจขนาดกะทัดรัด โดยผสานรวมฟังก์ชันการทำงานของเลเยอร์ทางกายภาพของโปรโตคอล HART ที่สมบูรณ์ ด้วยการรับรองระดับอุตสาหกรรมที่เข้มงวด ชิปนี้จึงตรงตามข้อกำหนดด้านการสื่อสารในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง โดยมอบโซลูชันการสื่อสารที่เชื่อถือได้สำหรับเครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะและอุปกรณ์ควบคุมกระบวนการ}

^{1.คุณสมบัติทางเทคนิคหลัก}

^{รองรับโปรโตคอล HART อย่างสมบูรณ์}

^{โมเด็ม FSK 1200Hz/2200Hz ในตัว}

^{รองรับสแต็กโปรโตคอลชั้นกายภาพ HART เต็มรูปแบบ}

^{เครื่องขยายสัญญาณและตัวกรองอัตราขยายที่ตั้งโปรแกรมได้ในตัว}

^{การตรวจจับพาหะอัตโนมัติและการตรวจสอบคุณภาพสัญญาณ}

^{Front-End แบบอะนาล็อกประสิทธิภาพสูง}

^{ADC และ DAC ความแม่นยำสูง 16 บิต}

^{การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำในตัว}

^{รองรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน ±60V}

^{ประสิทธิภาพการป้องกันการรบกวนที่ดีเยี่ยม}

^{การออกแบบความน่าเชื่อถือระดับอุตสาหกรรม}

^{ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน: -40°C ถึง +125°C}

^{แหล่งจ่ายไฟเดี่ยว: 3.3V/5V}

^{สถาปัตยกรรมพลังงานต่ำพร้อมกระแสไฟสแตนด์บาย <10μA}

^{2.คุณค่าและข้อดีของการออกแบบ}

^{ลดความซับซ้อนของการออกแบบระบบ}

^{การใช้งานชิปตัวเดียวของฟังก์ชันการสื่อสาร HART ที่สมบูรณ์}

^{ลดจำนวนส่วนประกอบภายนอกลงอย่างมาก}

^{ลดความซับซ้อนของระบบและต้นทุนโดยรวม}

^{ความสามารถในการกำหนดค่าที่ยืดหยุ่น}

^{อินเทอร์เฟซ UART มาตรฐานสำหรับการสื่อสารโฮสต์}

^{พารามิเตอร์การสื่อสารที่ตั้งโปรแกรมได้}

^{รองรับโหมดการทำงานได้หลากหลาย}

^{ประสิทธิภาพการสื่อสารที่เชื่อถือได้}

^{ความสามารถในการลดเสียงรบกวนอันทรงพลัง}

^{การควบคุมการรับสัญญาณอัตโนมัติ}

^{การส่งสัญญาณทางไกลที่เสถียร}

ครั้งที่สอง การวิเคราะห์แผนภาพบล็อกการทำงาน

^{1. แกนโมเด็ม HART}

^{FSK MODULATOR: โมดูเลเตอร์การเปลี่ยนคีย์ความถี่ที่แปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณความถี่ที่ระบุโปรโตคอล HART (1200Hz และ 2200Hz)}

^{FSK DEMODULATOR: ดีโมดูเลเตอร์ที่ดึงข้อมูลดิจิทัลจากสัญญาณ HART}

^{ตัวกรองแบนด์พาสและไบแอส: วงจรกรองแบนด์พาสและไบแอสที่ใช้สำหรับการปรับสภาพสัญญาณและการลดเสียงรบกวน}

^{2. นาฬิกาและออสซิลเลเตอร์}

^{OSC: ออสซิลเลเตอร์ภายใน ทำงานร่วมกับคริสตัลภายนอก (เช่น XIAL1, XIAL2) เพื่อให้สัญญาณนาฬิกา}

^{CLKOUT: พินเอาต์พุตนาฬิกาที่สามารถส่งสัญญาณนาฬิกาไปยังอุปกรณ์ภายนอกได้}

^{CLK_CFG0 / CLK_CFG1: พินการกำหนดค่านาฬิกาที่ใช้เพื่อตั้งค่าโหมดหรือความถี่นาฬิกา}

^{3. ส่วนต่อประสานการสื่อสาร
อินเทอร์เฟซ UART:}

^{TXD / RXD: การส่ง/รับข้อมูลแบบอนุกรม}

^{RTS / CTS: คำขอส่ง/ล้างเพื่อส่ง ใช้สำหรับการควบคุมการไหลของฮาร์ดแวร์}

^{CD: Carrier Detect บ่งชี้ว่ามีสัญญาณ HART}

^{DUPLEX: การควบคุมฟูลดูเพล็กซ์ ใช้เพื่อสลับระหว่างโหมดการส่งและการรับสัญญาณ}

^{4. กำลังและแรงดันอ้างอิง}

^{IOVcc: แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ I/O}

^{REG_CAP: พินตัวเก็บประจุตัวควบคุมสำหรับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าภายใน}

^{การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า: แหล่งอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าภายใน}

^{REF_REF_IN: อินพุตแรงดันอ้างอิงภายนอก}

^{5. การประมวลผลสัญญาณอะนาล็อก}

^{BUFFER: ตัวขยายบัฟเฟอร์เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของไดรฟ์}

^{ADC_IP: พินอินพุต ADC สำหรับการรับสัญญาณอะนาล็อก}

^{HART_IN/HART_OUT: พินอินพุตและเอาต์พุตสัญญาณ HART}

^{HART_VO: เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า HART}

^{6. การควบคุมและการกำหนดค่า}

^{HART_SEL: พินการเลือกโหมด HART}

^{ABC: การควบคุมอคติอัตโนมัติ}

สถานการณ์การใช้งาน

^{ชิปนี้มักใช้ใน:}

^{ระบบอัตโนมัติของกระบวนการทางอุตสาหกรรม (เช่น การสื่อสาร HART ในระบบ PLC และ DCS)}

^{เครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะ (เครื่องมือภาคสนามที่รองรับโปรโตคอล HART)}

^{ฮาร์ตมัลติเพล็กเซอร์}

^{โมดูล I/O แบบอะนาล็อก (เช่น ใช้กับ DAC เช่น AD5421 และ AD5422)}

^{ฟังก์ชั่นพินและการไหลของสัญญาณ}

^{พินอินพุต: HART_IN (รับสัญญาณ HART ภายนอก), RXD (รับข้อมูลอนุกรม), CLK_CFG0/1 (การกำหนดค่านาฬิกา), RESET (รีเซ็ต) ฯลฯ}

^{พินเอาท์พุต: HART_OUT (ส่งสัญญาณ HART), TXD (ส่งข้อมูลอนุกรม), CLKOUT (ส่งสัญญาณนาฬิกาเอาท์พุต) ฯลฯ}

^{กำลังและกราวด์: Vcc (แหล่งจ่ายไฟบวก), AGND (กราวด์แอนะล็อก), DGND (กราวด์ดิจิทัล), IOVcc (แหล่งจ่ายไฟ I/O) ทำให้มั่นใจได้ว่าแหล่งจ่ายไฟของชิปมีความเสถียรและกราวด์อ้างอิงสัญญาณ}

^{สรุป
AD5700/AD5700-1 เป็นชิปโมเด็ม HART ที่มีการบูรณาการสูง ซึ่งผสมผสานฟังก์ชันการมอดูเลต/ดีโมดูเลชั่น การกรอง การจัดการนาฬิกา และฟังก์ชันอินเทอร์เฟซ UART เหมาะสำหรับการสื่อสารแบบดิจิทัลที่เชื่อถือได้ระหว่างเครื่องมือภาคสนามทางอุตสาหกรรมและระบบควบคุม การใช้พลังงานต่ำและการผสานรวมในระดับสูงทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการออกแบบอุปกรณ์ HART}

III. แผนผังของหลักการเข้ารหัสความถี่ Shift Keying (FSK)

1. การวิเคราะห์หลักการทางเทคนิค: เครื่องยนต์ DDS เป็นแกนหลัก

^{AD5700 ใช้เครื่องมือ Direct Digital Synthetic (DDS) เพื่อใช้การปรับ FSK เทคโนโลยี DDS สร้างสัญญาณผ่านตัวสะสมดิจิทัลและตารางค้นหารูปคลื่น โดยมีข้อได้เปรียบหลักคือความต่อเนื่องของเฟสโดยธรรมชาติ ในระหว่างการสลับความถี่ จะไม่มีการข้ามเฟส ส่งผลให้เอาต์พุต FSK มีสเปกตรัมบริสุทธิ์และความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการสื่อสารได้อย่างมาก}

^{2. การทำแผนที่การทำงาน: จากแผนผังไปจนถึงชิปภายใน}

^{รูปที่ 20 "ตัวเข้ารหัส FSK ที่ใช้ DDS" แม้ว่าจะเป็นโมเดลที่เรียบง่าย แต่ก็จับคู่โดยตรงกับโมดูลการทำงานภายในของ AD5700-}

^{1. การลงทะเบียน "Frequency Control Word": สอดคล้องกับการลงทะเบียนการกำหนดค่าของ AD5700 ผู้ใช้เขียนพารามิเตอร์ผ่านอินเทอร์เฟซ SPI เพื่อตั้งค่าความถี่พาหะ (เช่น 1200Hz และ 2200Hz)}

^{2."DDS Engine และ DAC": นี่คือแกนหลักของ AD5700 ซึ่งรวมเอาตรรกะ DDS ที่สมบูรณ์และ DAC ที่มีความแม่นยำสูง เมื่อสัญญาณดิจิตอล ('0' และ '1') จากโปรโตคอล HART ควบคุมการสลับคำควบคุมความถี่ โมดูลนี้จะสร้างคลื่นไซน์แอนะล็อกบริสุทธิ์ที่สอดคล้องกันในทันทีและต่อเนื่อง}

^{3.เอาต์พุต FSK: เอาต์พุตสุดท้ายจากพิน MOD_OUT ของ AD5700 เป็นสัญญาณอะนาล็อก FSK ต่อเนื่องแบบเฟส ได้รับการกรองและประมวลผลอย่างแม่นยำ พร้อมที่จะส่งไปยังวงจรไดรเวอร์ถัดไปและควบคู่กับลูปกระแส 4-20mA}

^{3.มูลค่าการใช้งานทางอุตสาหกรรม
สถาปัตยกรรมที่ใช้ DDS มอบข้อได้เปรียบหลักสามประการสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม:}

^{1.ความแม่นยำสูง: การควบคุมแบบดิจิตอลช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำของความถี่ที่แน่นอนรับประกันความเข้ากันได้กับอุปกรณ์ HART ทั้งหมด}

^{2.ความน่าเชื่อถือสูง: ลักษณะเฟสต่อเนื่องช่วยลดอัตราข้อผิดพลาดบิต ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง}

^{3. การออกแบบที่เรียบง่าย: ชิปตัวเดียวแทนที่วงจรแยกที่ซับซ้อนซึ่งช่วยลดพื้นที่ PCB และค่าใช้จ่ายในการสอบเทียบได้อย่างมาก}

^{การออกแบบนี้ทำให้ AD5700 เป็นโซลูชันที่ดีเยี่ยมสำหรับการสื่อสาร HART ในแอปพลิเคชันควบคุมกระบวนการ}

IV. การกำหนดค่าวงจรภายนอก

การวิเคราะห์การออกแบบวงจร HART_OUT พร้อมโหลดตัวต้านทาน

^{1.ฟังก์ชั่นหลัก
วงจรนี้มีหน้าที่เชื่อมต่อสัญญาณ FSK ที่สร้างโดย AD5700 เข้ากับบัส HART}

^{2.การวิเคราะห์ฟังก์ชันส่วนประกอบ}

^{ตัวเก็บประจุซีรีส์ 2.2 μF: ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุบล็อก DC ป้องกันไม่ให้ DC bias เข้าสู่บัส ในขณะเดียวกันก็อนุญาตให้สัญญาณ AC FSK ส่งผ่านโดยไม่มีการลดทอน}

^{ตัวเก็บประจุ 22 nF ถึงกราวด์: ทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่สูงและตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน ช่วยขจัดสัญญาณรบกวนความถี่สูงออกจากสัญญาณเอาท์พุต และเพิ่มเสถียรภาพของแอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงาน}

^{R_LOAD (230 Ω ถึง 600 Ω): แสดงถึงอิมพีแดนซ์มาตรฐานของเครือข่าย HART ต้องรับประกันความต้านทานโหลดรวมภายในช่วงนี้เพื่อรับประกันความแรงของสัญญาณและหลีกเลี่ยงการสะท้อน}

^{3.ค่าออกแบบ
โครงสร้างนี้เป็นอินเทอร์เฟซเอาต์พุตมาตรฐานที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว เพื่อให้มั่นใจว่ามีการสื่อสารที่เหมาะสมระหว่างอุปกรณ์และอุปกรณ์หลัก HART มาตรฐานใดๆ}

^{การวิเคราะห์การออกแบบวงจรกรองภายนอกสำหรับ ADC_IP}

^{1.ฟังก์ชั่นหลัก
วงจรนี้กรองและลดสัญญาณอินพุต ทำให้สัญญาณสะอาดและปรับขนาดได้อย่างเหมาะสมไปยังวงจรตรวจจับพาหะภายในของชิป}

^{2.การวิเคราะห์ฟังก์ชันส่วนประกอบ}

^{ตัวต้านทาน 1.2 MΩ และตัวเก็บประจุ 300 pF: สร้างตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน RC เพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงและการรบกวนชั่วคราว ป้องกันการกระตุ้นที่ผิดพลาด}

^{เครือข่ายตัวต้านทาน (1.2 MΩ, 150 kΩ): ลดสัญญาณลงอย่างมากเพื่อให้แน่ใจว่าแอมพลิจูดอินพุตจะยังอยู่ในช่วงที่ปลอดภัยและตรงกับข้อกำหนดระดับการตรวจจับ}

^{3.ค่าออกแบบ
วงจรตัวกรองนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตรวจจับพาหะที่มีความเสถียรและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง ป้องกันการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดหรือการตรวจจับที่พลาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ}

V. วงจรการใช้งานทั่วไปในระบบสื่อสาร HART อุตสาหกรรม

การวิเคราะห์วงจร HART ในโมดูลอินพุตปัจจุบัน
 

^{แผนภาพนี้แสดงให้เห็น AD5700 ที่ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ทาส HART ซึ่งรวมอยู่ในวงจรอินเทอร์เฟซทั่วไปของโมดูลอินพุตกระแส 4-20mA (เช่น ซึ่งอยู่ในช่องการ์ด AI ของระบบควบคุม)}

^{1.การวางตำแหน่งฟังก์ชันหลัก}

^{วงจรนี้ได้รับการออกแบบให้รับคำสั่ง FSK จากเครื่องส่งสัญญาณภาคสนาม HART และส่งข้อมูลการตอบสนองของ FSK โดยไม่รบกวนหรือรบกวนสัญญาณอะนาล็อกหลัก 4-20mA}

^{2.การวิเคราะห์โมดูลวงจรที่สำคัญ}

^{เครือข่ายการแยกสัญญาณและการฉีด:}

^{ตัวต้านทาน 150Ω: นี่คือตัวต้านทานการจับคู่อิมพีแดนซ์หลักสำหรับการสื่อสาร HART เมื่อรวมกับความจุของสายแล้ว จะสร้างโหลดประมาณ 500Ω เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะของเลเยอร์ทางกายภาพของ HART เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถเชื่อมต่อและแยกสัญญาณได้อย่างเหมาะสม}

^{ตัวต้านทานแบบแบ่งแรงดันไฟฟ้า 75kΩ และ 22kΩ: ใช้เพื่อสร้างแรงดันไบแอส 0.75V DC ที่ฝั่งสนามของสวิตช์เอาต์พุต FSK ซึ่งเป็นจุดทำงานที่ถูกต้องสำหรับทรานซิสเตอร์สวิตช์ระยะเอาท์พุต}

^{การป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว:}

^{ตัวต้านทาน 150Ω และ TVS Diode รวมกันเป็นวงจรป้องกันส่วนหน้า ตัวต้านทาน 150Ω ทำหน้าที่จำกัดกระแสไฟฟ้า ในขณะที่ไดโอด TVS จะจับยึดพัลส์ชั่วคราวแรงดันสูง เพื่อปกป้องชิป AD5700 แบ็กเอนด์จากความเสียหายที่เกิดจากไฟกระชากที่เกิดจากสนามไฟฟ้าและการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต}

^{AD5700 อินเทอร์เฟซ:}

^{HART_OUT: ส่งสัญญาณ FSK เข้าไปในบัสผ่านเครือข่ายที่ประกอบด้วยตัวต้านทาน 75kΩ และตัวเก็บประจุ 150pF}

^{ADC_IP: รับสัญญาณ FSK จากบัสผ่านตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน RC ความต้านทานสูงที่เกิดจากตัวต้านทาน 1.2MΩ และตัวเก็บประจุ 300pF และทำการตรวจจับพาหะ}

^{3.ค่าออกแบบ}

^{นี่คือโซลูชันช่องอินพุต HART ที่สมบูรณ์และแข็งแกร่งทางอุตสาหกรรม ซึ่งช่วยให้สามารถอยู่ร่วมกันได้ของสัญญาณอะนาล็อกและการสื่อสารดิจิทัล ขณะเดียวกันก็รวมมาตรการป้องกันที่จำเป็นไว้ด้วย}

^{การวิเคราะห์วงจรอุปกรณ์ HART รอง
แผนภาพนี้แสดงวิธีการเชื่อมต่อแบบง่ายของ AD5700 ในฐานะอุปกรณ์ HART รอง (เช่น เครื่องสื่อสาร HART แบบมือถือ หรืออุปกรณ์อัจฉริยะอื่นๆ ในระบบที่ไม่มีส่วนร่วมในการควบคุม 4-20mA)}

การวิเคราะห์วงจรอุปกรณ์ HART รอง

^{แผนภาพนี้แสดงวิธีการเชื่อมต่อแบบง่ายของ AD5700 ในฐานะอุปกรณ์ HART รอง (เช่น เครื่องสื่อสาร HART แบบมือถือ หรืออุปกรณ์อัจฉริยะอื่นๆ ในระบบที่ไม่มีส่วนร่วมในการควบคุม 4-20mA)}

^{1.การวางตำแหน่งฟังก์ชันหลัก}

^{วงจรนี้ทำให้อุปกรณ์สามารถเชื่อมต่อแบบขนานกับบัส HART สำหรับการตรวจสอบหรือสื่อสารกับอุปกรณ์หลัก/รองของ HART หลัก โดยไม่ต้องเชื่อมต่อแบบอนุกรมโดยตรงในลูปกระแส 4-20mA}

^{2.การวิเคราะห์โมดูลวงจรที่สำคัญ}

^{อินเทอร์เฟซแบบขนานความต้านทานสูง:}

^{ตัวต้านทาน 1.2MΩ: ตัวต้านทานมูลค่าสูงนี้ช่วยให้แน่ใจว่าอุปกรณ์รองมีผลกระทบต่อการโหลดน้อยที่สุดบนลูปหลัก 4-20mA DC ซึ่งแทบจะไม่ส่งผลกระทบต่อการส่งสัญญาณอะนาล็อกปกติ}

^{ตัวเก็บประจุ 300pF: สร้างตัวกรองความถี่ต่ำผ่านด้วยตัวต้านทานเพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงในขณะที่ปล่อยให้สัญญาณ HART FSK ผ่านได้}

^{เส้นทางสัญญาณ:
ทั้งเส้นทางการรับและส่งสัญญาณจะเชื่อมต่อกับบัสผ่านเครือข่ายความต้านทานสูงนี้ เนื่องจากการเชื่อมต่อแบบขนาน สัญญาณที่ส่งและรับจึงซ้อนทับบนสายหลัก}

^{3.ค่าออกแบบ}

^{มอบวิธีการมาตรฐานที่ไม่รบกวนสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ HART การออกแบบนี้เรียบง่าย คุ้มค่า และทำให้แน่ใจได้ว่าการทำงานปกติของระบบควบคุมเดิมจะไม่ได้รับผลกระทบเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ตรวจแก้จุดบกพร่องหรือตรวจสอบ}

^{วงจร HART สำหรับโมดูลอินพุตปัจจุบัน}

^{การวางตำแหน่ง: รวมเป็นอุปกรณ์ทาส HART ในช่องอินพุตอะนาล็อก 4-20mA
การออกแบบหลัก: ใช้ตัวต้านทานจับคู่ความต้านทาน 150Ω เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อสัญญาณ สร้างไบแอส 0.75V DC ผ่านเครือข่ายตัวต้านทาน 75kΩ/22kΩ
กลไกการป้องกัน: ติดตั้งไดโอด TVS และตัวต้านทานจำกัดกระแสสำหรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว
ลักษณะอินเทอร์เฟซ: ใช้การส่งและการรับสัญญาณผ่านเครือข่าย RC ที่มีความแม่นยำ ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม}

^{วงจรอุปกรณ์ HART รอง}

^{การวางตำแหน่ง: เชื่อมต่อเป็นอุปกรณ์ขนาน (เช่น อุปกรณ์กำหนดค่ามือถือ) กับเครือข่าย HART
การออกแบบหลัก: ใช้การเชื่อมต่อแบบไม่รบกวนโดยใช้ตัวต้านทานมูลค่าสูง 1.2MΩ
การเชื่อมต่อสัญญาณ: สร้างเส้นทาง AC ผ่านตัวเก็บประจุ 300pF โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการส่งสัญญาณ DC
ข้อได้เปรียบในการใช้งาน: โครงสร้างเรียบง่ายที่มีต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับอุปกรณ์วินิจฉัยและกำหนดค่าที่เชื่อมต่อชั่วคราว}

^{วงจรทั้งสองประเภทนี้กำหนดวิธีการเชื่อมต่อมาตรฐานสำหรับ AD5700 ให้เป็นอุปกรณ์สลาฟหลักหรืออุปกรณ์เสริมในเครือข่าย HART โดยมอบโซลูชันที่ได้มาตรฐานสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน}

วี. แผนภาพวงจรการเชื่อมต่อทั่วไป

^{วงจรอินเทอร์เฟซดิจิทัลระหว่าง AD5700 และไมโครคอนโทรลเลอร์
แผนภาพนี้กำหนดการเชื่อมต่อการสื่อสารและการควบคุมระหว่าง AD5700 และ MCU หลักของระบบ ซึ่งทำหน้าที่เป็น "สมองดิจิทัล" ของทั้งระบบ}

^{1.ฟังก์ชั่นหลัก:
สร้างช่องทางการแลกเปลี่ยนข้อมูลและการควบคุมระหว่าง MCU และ AD5700}

^{2.การวิเคราะห์การเชื่อมต่อที่สำคัญ:}

^{อินเตอร์เฟซการสื่อสารแบบอนุกรม:}

^{TXD: รับข้อมูลที่จะส่งจาก MCU MCU จะส่งคำสั่งและข้อมูล HART ผ่านพินนี้ไปยัง AD5700 สำหรับการมอดูเลต FSK}

^{RXD: ส่งข้อมูลที่ได้รับไปยัง MCU AD5700 ส่งข้อมูล HART แบบดีมอดูเลตไปยัง MCU ผ่านพินนี้}

^{การควบคุมการไหลของฮาร์ดแวร์:}

^{RTS: คำขอส่งควบคุมโดย MCU MCU ดึงพินนี้ลงต่ำเพื่อแจ้งให้ AD5700 เตรียมพร้อมสำหรับการรับข้อมูล และ AD5700 จะเตรียมการที่สอดคล้องกันตามสัญญาณนี้}

^{การตรวจจับพาหะ:}

^{CD: เอาต์พุต Carrier Detect ขับเคลื่อนโดย AD5700 เมื่อชิปตรวจพบสัญญาณ FSK ที่ถูกต้องบนบัส HART ชิปจะแจ้ง MCU ผ่านพินนี้ โดยระบุว่า "กำลังได้รับข้อมูล"}

^{รีเซ็ตและเปิดใช้งาน:}

^{รีเซ็ต: พินรีเซ็ตส่วนกลางใช้เพื่อคืนค่าชิปเป็นสถานะเริ่มต้นในการเปิดเครื่อง}

^{RET_EN: เปิดใช้งานพินที่สงวนไว้หรือเฉพาะฟังก์ชัน ฟังก์ชันการทำงานเฉพาะควรได้รับการกำหนดค่าตามแผ่นข้อมูล}

^{3.ค่าออกแบบ:}

^{ชุดการเชื่อมต่อนี้สร้างอินเทอร์เฟซอนุกรมแบบอะซิงโครนัสมาตรฐาน ซึ่งช่วยให้ AD5700 สามารถควบคุมได้อย่างง่ายดายด้วย MCU เช่นเดียวกับอุปกรณ์ต่อพ่วงอนุกรมส่วนใหญ่ ทำให้การพัฒนาไดรเวอร์ซอฟต์แวร์ง่ายขึ้นอย่างมาก}

^{วงจรอินเทอร์เฟซกำลังและอินพุต/เอาต์พุตแบบอะนาล็อกของ AD5700
แผนภาพนี้กำหนดแหล่งจ่ายไฟของชิป แรงดันอ้างอิง และเส้นทางอินพุต/เอาต์พุตสัญญาณอะนาล็อก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองคุณภาพสัญญาณ HART}

^{1.ฟังก์ชั่นหลัก:}

^{ให้แหล่งจ่ายไฟที่สะอาดและการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำสำหรับชิป}

^{จัดการการประมวลผลอินพุตและเอาต์พุตสัญญาณอะนาล็อก HART}

^{2. การวิเคราะห์วงจรวิกฤติ:}

^{การจัดการพลังงาน:}

^{การจ่ายแรงดันไฟฟ้ากว้าง: VCC รองรับช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้างตั้งแต่ 1.7V ถึง 5.5V ช่วยให้เข้ากันได้กับระบบ MCU ที่ใช้พลังงานต่ำต่างๆ}

^{ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน: การรวมกันของตัวเก็บประจุ 10µF และ 100nF ใช้สำหรับการแยกกำลังไฟฟ้า โดยกรองสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำและความถี่สูงตามลำดับ เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพไฟฟ้า ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่เสถียรของวงจรแอนะล็อก}

^{REG_CAP: พินนี้สำหรับตัวเก็บประจุภายนอกของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าภายในจะต้องเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุที่มีค่าที่ระบุตามแผ่นข้อมูลเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของแหล่งจ่ายไฟภายใน}

^{3.ค่าออกแบบ:}

^{ส่วนวงจรนี้ทำหน้าที่เป็นรากฐานในการรับรองประสิทธิภาพของเลเยอร์กายภาพการสื่อสาร HART การออกแบบกำลังและการอ้างอิงที่พิถีพิถันรับประกันความแม่นยำในการสร้างสัญญาณ ในขณะที่การกำหนดค่าอินเทอร์เฟซแบบอะนาล็อกที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ถึงความคงทนของสัญญาณในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง}

^สรุป

^{ด้วยการรวมไดอะแกรมทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน ระบบย่อยการสื่อสารของอุปกรณ์ทาส HART ที่สมบูรณ์จึงถูกสร้างขึ้น:}

^{แผนภาพ 1 (อินเทอร์เฟซดิจิทัล) จัดการโปรโตคอลและการประมวลผลข้อมูล ทำให้ MCU สามารถควบคุมและโต้ตอบกับ AD5700 ได้}

^{แผนภาพ 2 (อินเทอร์เฟซกำลังและอนาล็อก) รับผิดชอบในการสร้างสัญญาณ การปรับสภาพ และความสมบูรณ์ โดยแปลงคำสั่งดิจิทัลให้เป็นสัญญาณอะนาล็อก HART คุณภาพสูง และแยกสัญญาณจากบัสได้อย่างน่าเชื่อถือ}

^{การปฏิบัติตามการออกแบบอ้างอิงเหล่านี้ วิศวกรสามารถรวมฟังก์ชันการสื่อสาร HART เข้ากับเครื่องส่งสัญญาณ แอคทูเอเตอร์ หรือระบบควบคุมขนาด 4-20mA ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้}

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว แผนภาพบล็อกวงจรสาธิตอ้างอิงสำหรับเครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะที่เปิดใช้งาน HART

^{ภาพรวมสถาปัตยกรรมระบบ: เครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะ HART ทั่วไป}

^{แผนภาพบล็อกนี้แสดงโซลูชันเครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ADuCM360 และตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อก AD5421 ขั้นตอนการทำงานสามารถสรุปได้ดังนี้:}

^{1.การตรวจจับ: สัญญาณทางกายภาพจะถูกรวบรวมผ่านเซ็นเซอร์ความดันและเซ็นเซอร์อุณหภูมิ (เช่น PT100)
2.การประมวลผล: ไมโครคอนโทรลเลอร์ ADuCM360 ทำการคำนวณ การทำให้เป็นเส้นตรง และการชดเชย
3.เอาท์พุทและการสื่อสาร:}

• ^{ข้อมูลที่ประมวลผลจะถูกแปลงเป็นเอาต์พุตสัญญาณกระแสอนาล็อกมาตรฐาน 4-20mA ผ่าน AD5421}
• ^{ในขณะเดียวกัน AD5700 ซ้อนการกำหนดค่าดิจิทัลหรือข้อมูลการวินิจฉัยลงบนลูป 4-20mA ในรูปแบบของสัญญาณ HART FSK ซึ่งช่วยให้สามารถสื่อสารแบบสองทิศทางได้}

^{การวิเคราะห์บทบาทหลักและการเชื่อมต่อของ AD5700
ในระบบ AD5700 ทำหน้าที่สำคัญของโมเด็ม HART และการเชื่อมต่อจะกำหนดตำแหน่งการทำงานอย่างชัดเจน:}

^{1.คำสั่งและอินเตอร์เฟซข้อมูลกับ Host MCU}

^{เป้าหมายการเชื่อมต่อ: UART ของไมโครคอนโทรลเลอร์ ADuCM360
ฟังก์ชั่น: ทำหน้าที่เป็นการเชื่อมต่อ "สมอง" สำหรับ AD5700 MCU ส่งข้อมูล HART (เช่น รุ่นอุปกรณ์ ช่วง ข้อมูลการวินิจฉัย) ไปยัง AD5700 ผ่าน UART และรับคำสั่ง HART จากสถานีโฮสต์ (เช่น การสอบถามพารามิเตอร์ การแก้ไขการตั้งค่า) จาก AD5700 สัญญาณต่างๆ เช่น TXD, RXD, RTS และ CD โต้ตอบที่นี่เพื่อให้ได้รับการควบคุมเวลาการสื่อสารที่แม่นยำ}

^{2.การรวมสัญญาณอนาล็อกกับ DAC}

^{เป้าหมายการเชื่อมต่อ: AD5421 เอาต์พุตปัจจุบัน DAC}

^{ฟังก์ชั่น: น}