HART調制解調器SYM20C15應用設計

時間：2024-06-30 18:34:45 理工畢業論文我要投稿

相關推薦

摘要：介紹HART調制解調器芯片SYM20C15的工作原理及其電路模塊，給出其典型應用電路。該芯片專為實現HART協議而設計，與微處理器的接口簡單、功耗低，被大量應用于HART智能儀表。

工業控制儀表普通采用4～20mA標準。為拓展現有儀表功能，在模擬信號基礎上須增加數字通信能力。目前，大量使用的Rosemount公司研制的HART（High Addressable Remote Transducer）現場通信協議。SYM20C15是專為實現HART協議而設計的調制解調器芯片。

1 HART通信協議簡介

HART通信協議使用頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying）技術，將數字信號變換為音頻信號，疊加到現場變送器和控制室之間的4～20mA電流環上來作數字通信。協議規定的信號頻率（1200Hz代表1，2200Hz代表0）和傳輸速率（1200bit/s）符合美國Bell 202標準。這些音頻正弦波的平均值為零，所以在現存的模擬信號中不增加直流成分，因此，在2根線上可以同時傳送互不影響的模擬和數字信號。正是由于HART協議的這種優點，使它成為工業現場廣泛應用的、事實上的工業標準。

2 SYM20C15引腳說明和特點

（1）SYM20C15引腳說明

SYM20C15為28腳PLCC封裝，其引腳說明如表1所列。

表1 SYM20C15引腳說明

引腳名稱類型功能描述備注1,5,7,8,9,14　　測試接地2,3,4,25,28　　測試空6/RESET輸入復位低電平復位10OTXA輸出調制器輸出　11IAREF輸入參考電壓供電電源3.3V時接1.235V；
供電電源5.0V時接2.5V12ICDREF輸入載波檢測參考電壓IAREF-ICDREF=80mV13OCBIAS　設置工作電流電源3.3V時連接500kΩ電阻到地；電源5.0V時連接1MΩ電阻到地15,22VDDA,VDD　電源接3.3V或5.0V16IRXA輸入模擬接收濾波器輸入　17ORXAF輸出模擬接收濾波器輸出　18IRXAC輸入模擬接收比較器輸入　19OXTL輸出振蕩器輸出460kHz20IXTL輸入振蕩器輸入或接外部時鐘21Vss　地　23INRTS輸入發送請求低電平選擇調制工作方式24ITXD輸入調制器輸入　26ORXD輸出解調器輸出　27OSD輸出載波檢測　

（2）SYM20C15特點

*符合HART協議物理層規范；

*單片CMOS、低功耗、FSK調制解調器；

*符合Bell 2020標準，傳輸率1200bit/s，半雙工；

*單電源3.3～5V供電；

*需外部提供460.8kHz時鐘；

*5V供電時TTL兼容。

3 SYM20C15工作過程

SYM20C15是專為實現HART協議而設計的低功耗調制解調器。它包含幾乎怕有在4～20mA模擬現場儀表上疊加HART通信協議所需的電路，只需外接少量元件即可構成HART協議的完整應用。SYM20C15包含4個主要模塊：時鐘模塊、調制器模塊、解調器模塊、載波檢測模塊。

（1）調制過程

當INRTS引腳為低電平時，調制器工作，解調器關閉。調制器模塊接收由ITXD引腳輸入的不歸零制（NRZ）數字信號，生成FSK調制信號由OTXA引腳輸出。圖1為調制過程波形。

ITXD引腳為高電平時，OTXA引腳輸出1200Hz的梯形波；ITXD引腳為低電平時，OTXA引腳輸出2200Hz的梯形波。OTXA輸出通常需要和放大器或緩沖器進行交流耦合，輸出電壓幅度由IAREF引腳上的參考電壓決定，其波形示意如圖2所示。

圖2中VQ為OTXA上的靜態電壓（非調制狀態），VREF為IA

【HART調制解調器SYM20C15應用設計】相關文章：

基于HART協議的智能變送器設計03-18

藍牙無線電調制解調器Siw1701原理與應用03-18

網絡環境的設計與應用11-13

全數字調制解調器STEL-2176在非對稱傳輸系統中的應用03-20