本文關(guān)鍵詞：支持HART協(xié)議的智能兩線制儀表專用芯片設(shè)計　出處：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：HART協(xié)議是目前應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)現(xiàn)場總線通信協(xié)議,這種通信協(xié)議基于傳統(tǒng)的兩線制變送器。兩線制儀表又稱為回路供電儀表,現(xiàn)場儀表與控制室之間只使用兩根線連接,這兩根線既是電源線也是信號線,4-20mA的回路電流就是與被測物理量對應(yīng)的信號。HART協(xié)議是將數(shù)字信號以FSK形式疊加到4-20mA模擬信號上來實現(xiàn)數(shù)字通信的協(xié)議,這種數(shù)字通信目前主要用于對儀表進行現(xiàn)場標定。兩線制儀表的電路通常需要基于專用芯片設(shè)計,論文中討論的芯片就是既能實現(xiàn)兩線制儀表功能,又可支持HART協(xié)議的芯片,這種芯片目前還沒有定型產(chǎn)品。本文介紹了一種基于國內(nèi)工藝設(shè)計的兩線制儀表專用芯片,并重點討論了其中調(diào)制電路和解調(diào)電路的設(shè)計和實現(xiàn)方法。設(shè)計以前期完成的基本兩線制儀表芯片為基礎(chǔ),通過增加調(diào)制解調(diào)電路,擴展了原芯片的功能。課題的技術(shù)難點在于芯片面積和功耗,簡單地將兩種芯片的電路集成會導(dǎo)致過大的面積和過高的功耗。論文的主要創(chuàng)新點是提出了一種新的調(diào)制電路設(shè)計方法,采用了波形合成技術(shù)來實現(xiàn)正弦波信號,并通過電流控制方法解決了FSK信號的頻率控制問題,與傳統(tǒng)方法相比,減小了芯片面積并降低了輸出信號波形失真度。在解調(diào)電路中,采用開關(guān)電容濾波技術(shù)減少了芯片的外部元件,采用一種特殊數(shù)字電路識別接收到的信號,減小了芯片面積并降低了功耗。設(shè)計基于國內(nèi)BCD工藝實現(xiàn),通過嚴格的仿真分析,驗證了電路的正確性。首先使用Cadence軟件對每個功能模塊進行電路設(shè)計,然后采用HSPICE對各個模塊進行仿真分析,主要包括波形產(chǎn)生電路、比較器、運算放大器、開關(guān)電容濾波器和數(shù)字控制電路。其中數(shù)字控制電路和開關(guān)電容濾波器是整個設(shè)計的核心,所以對于這兩個部分進行了重點分析。最后采用華虹NEC的BCD 0.35μmGE工藝進行版圖的繪制,并通過了DRC和LVS。
[Abstract]:The HART protocol is the most widely industrial fieldbus communication protocol, the communication protocol of two wire transmitter. Based on the traditional two wire instrument called the circuit power supply instrument, field instruments and control room use only two wires, the two lines is the power line and signal line, the loop current is 4-20mA with the measured physical quantity signal corresponding to the.HART protocol is the digital signal in the form of FSK added to the 4-20mA analog signal to realize digital communication protocol, this digital communication is mainly used on the instrument calibration circuit. Two wire instrument design based on ASIC chip is usually discussed in this thesis is not only to achieve two wire instrument function, and can support HART protocol chip, this chip is currently no standard products. This paper introduces a two wire instrument design based on domestic technology Table a special chip, and the design of the modulation circuit and demodulation circuit and the realization method is discussed. The basic two wire instrument chip design in the early completion of the foundation, by increasing the modulation and demodulation circuit, extended the original chip. The technical difficulty of the subject lies in the chip area and power consumption, simple circuit integration. Two kinds of chip lead to large area and high power consumption. The main innovation of this paper is to propose a new modulation circuit design method, using waveform synthesis technology to realize the sine wave signal, and through the current control method to solve the control problem of the frequency of the FSK signal, compared with the traditional method, and reduces the chip area and reduce the output signal waveform distortion. In the demodulation circuit, using switched capacitor filter technology to reduce the external components of the chip, by receiving a special digital circuit identification letter No., and reduces the chip area and power consumption. The design and implementation of BCD based on domestic technology, through rigorous simulation analysis, verify the correctness of the circuit. The first to use Cadence software to design the circuit of each module, and the HSPICE of each module of the simulation analysis, including waveform generation circuit, comparator, operational amplifier switched capacitor filter, and digital control circuit. The digital control circuit and switched capacitor filter is the core of the system, so for these two parts are analyzed. Finally the BCD Huahong NEC 0.35 mGE process layout drawing, and through DRC and LVS.

【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN402

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本文編號：1390511