HY11P23二线式仪用表头应用说明

也可以满足LED显示耗电流的问题。使用HY11P23 芯片设计的产品，电路架构简单。

现量测电路可以分三个部分：第一部分是利用GS431WF取出芯片所需的工作电压;第二部分是利用HY11P23芯片把4-20mA的模拟量转成数字量;第三部分是数码管的显示。

2.3 测量规格分析

2.3.1显示数值分析

以9999d 显示仪表为例，满量程的电流变化为16mA。即每个1d 的电流变化约1.6uA/d，而流经RSN 电阻后等效每个1d 电压变化约为3.2uV/d。故适合测量此规格的芯片至少须能解析到1.6uV 电压的变化，若考虑产品具有良好的精确度则该芯片必须能解析至1.0uV 以下的信号，如 表一 仪表显示器规格分析。

　　表一 仪表显示器规格分析

再来，温度对系统造成的影响是一定会存在，以100ppm/℃测量规格而言若不考虑4-20mA电流信号本身受温度的影响，则在测量系统里属芯片的量测单元(ADC,数字模拟转换器)受温度影响而造成的数值飘移为最重要，故挑选低温飘系数的测量芯片可省下后段花在系统作温度补偿调整的时间。

最后，考虑对回路所造成的压降一直是二线式仪表存在的问题。一般回路电压会设计在24V，此回路电压必须供给传送器然后再分别提供串接至系统的仪表，回路压降低能串接的设备就多，故考虑低回路压降是有其必要性。

2.4 量测原理

整个系统的电源部分是通过GS431WF稳出工作电压3.0V提供给芯片HY11P23工作。由于回路最小的电流只有4mA，为了满足LED显示亮度的要求及GS431WF稳出的芯片工作电压不会随回路电流的变化产生变化。译码器的工作电压与LED的驱动电压需控制在1.85V左右，且LED耗电流在大约2.2mA左右，才可以满足LED显示的亮度及亮度一致性的要求，并且回路在4-20mA的输入信号下都可以稳定在3.0V。如果LED部分耗电流超过3.0mA会导致GS431WF稳出的电压会随回路的电流的不同发生变化，这也和GS431WF的特性有关。

LED驱动与译码器的工作电压是在3.0V的基础上通过另外一颗TLV431(1.246V)稳出1.8V的电压，通过这样的方式可以使显示部分工作在1.8V。在数码显示控制方面主要是HY11P23芯片利用I/O port通过译码器对四个数码管的Com端子进行控制从而能满足LED显示扫面方式与耗电流的要求。另外在显示亮度的比较下，数码管一个段比一个字的控制到达的显示亮度会更好点。通过这样的LED扫描控制方式可以节省I/O的资源，对解决耗电流也起到一定的功效。但是整个程式的执行效率就会比较低。　

　　图4 信号量测

基于满足以上要求，由纮康公司所开发出的产品HY11P23 芯片可轻易地解决测量问题。测量架构如 图4 所示，通常模拟数字转换器具有信号输入端(SI+,SI-)与参考电压端(VR+,VR-)而SD18(ADC,模拟数字转换器)可测量的信号范围为VDD+0.2V 至VSS-0.2V，参考电压输入则由本身所具有的低温飘参考电压源REFO 输入即可。如此，即达到测量温度系数约在100ppm/℃的效能也可省去选择低温飘电阻的麻烦，亦可减少电路受到干扰与增加电流消耗(若系统需要更好的温度系数规格则可考虑SD18 参考电压输入采用外部输入式)。

2.5 控制芯片

　          8位加强型精简指令集, 共有69 个指令包含硬件乘法指令及查表指令。

      2.0V to 3.6V 工作电压范围，-40℃~85℃工作温度范围。

　         外部石英震荡器及内部高精度RC 震荡器，6 种CPU 工作频率切换选择，可让使用者达到最佳省电规划。

　              　a. 运行模式 300uA@2MHz;

　                  b. 待机模式 3uA@32KHz;

              c. 休眠模式 1uA;

  4KWord OTP (One Time Programmable) Type 程序内存，256Byte 数据存储器。

　      Brownout and Watch dog Timer，可防止CPU 进入死机模式。

   18bit 全差动输入ΣΔADC 模拟数字转换器。

         a. 内置 PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4 ,1/2, 1～128 倍10 种输入信号放大倍率选择;

　              b. 内置输入零点调整, 可针对不同应用增加其量测范围;