AD7124是一款24位Σ-Δ型ADC，內(nèi)置片內(nèi)多路復(fù)用器、PGA（可編程增益放大器）、基準(zhǔn)電壓源、緩沖器、穩(wěn)定時(shí)鐘、穩(wěn)壓器和大量診斷功能。

圖1 - AD7124-4的框圖

AD7124提供4通道和8通道版本。

在之前的博客中，我談到了功能安全的 3 個(gè)關(guān)鍵要求。根據(jù)以下要求來(lái)審視AD7124：

要求1 – AD7124具有良好的可靠性，如ADI可靠性預(yù)測(cè)工具在SN29500或IEC 62380計(jì)算所示。

要求 2 – 具有良好的診斷。這就是AD7124真正閃耀的地方。主要診斷是內(nèi)部多路復(fù)用器可用于生成零和+/滿量程（FS）輸入，以執(zhí)行多路復(fù)用器、Σ-Δ調(diào)制器和SINC濾波器的全范圍。它還執(zhí)行串行接口和大部分信號(hào)鏈，但PGA除外。我想大多數(shù)人會(huì)接受，如果 in 可以轉(zhuǎn)換 0， +/-FS，信號(hào)鏈必須處于相當(dāng)良好的狀態(tài)。FMEDA表示覆蓋率超過(guò)90%，而Σ-Δ（實(shí)際上是1位ADC）的特殊特性有助于做到這一點(diǎn)。

以前，用戶可能已經(jīng)購(gòu)買了 8 通道器件并在外部建立 0、+/-FS 連接，但增加 8 個(gè)引腳會(huì)增加面積并增加布線難度。

為了檢查PGA，多路復(fù)用器還允許選擇+/-25mV輸入，但這只是診斷的開(kāi)始，該器件還具有診斷功能來(lái)檢查

時(shí)鐘頻率或漂移不正確

開(kāi)放式接地引腳

保險(xiǎn)絲更換

缺少穩(wěn)壓電容器

配置位翻轉(zhuǎn)（每 300uS 檢查一次）

輸入引腳上的開(kāi)口

FMEA 顯示 SFF 超過(guò) 90%。

要求 3 – 遵循良好的開(kāi)發(fā)流程。AD7124不是按照符合IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工藝開(kāi)發(fā)的，而是使用符合ISO 9001標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工藝開(kāi)發(fā)的，該工藝已用于開(kāi)發(fā)100種甚至1000種產(chǎn)品。IEC 61508不要求僅使用經(jīng)過(guò)認(rèn)證的組件，并允許使用標(biāo)準(zhǔn)IC來(lái)構(gòu)建安全系統(tǒng)。附錄F為開(kāi)發(fā)新數(shù)字ASIC的技術(shù)提供了指導(dǎo)，與沒(méi)有用戶重要反饋的新IC相關(guān)（參見(jiàn)IEC 61508-2：2010條款7.4.6.1中的注釋）。

如果您不想依賴內(nèi)部診斷來(lái)確保功能安全，那么還有其他選擇。

一種可能的選擇是將兩個(gè)AD7124并聯(lián)，并在uC中比較它們的輸出。如果任一AD7124出現(xiàn)隨機(jī)硬件故障，則ADC輸出中將顯示為差值。根據(jù)比較，診斷覆蓋率聲明可能高達(dá)99%（參見(jiàn)IEC 2-13：61508的表A.2和A.2010等）。需要注意的是，如果兩個(gè)ADC自由運(yùn)行，步進(jìn)輸入不會(huì)出現(xiàn)輸出差異。AD7124具有多種解決方案，包括SYNC（低電平有效）引腳。如果可以容忍延遲，更簡(jiǎn)單的選擇是僅在連續(xù)四次轉(zhuǎn)換出錯(cuò)時(shí)才觸發(fā)差異。

圖2 - ADC輸出作為診斷的交叉比較

上圖顯示了兩個(gè)uC，但如果單個(gè)SIL 3 uC可用，則只有一個(gè)連接到兩個(gè)ADC的uC可能就足夠了。如果高可用性很重要，則可以使用AD7124內(nèi)部診斷程序來(lái)確定AD7124中哪個(gè)給出的結(jié)果不好，并暫時(shí)忽略該ADC的結(jié)果，直到可以更換模塊。如果沒(méi)有設(shè)備級(jí)診斷，就很難說(shuō)出哪個(gè)部件出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要關(guān)閉。

在系統(tǒng)級(jí)，另一個(gè)可能的保護(hù)是將輸入反相到其中一個(gè)ADC。然后，如果像EMC這樣的東西導(dǎo)致失調(diào)誤差偏移，如果兩個(gè)ADC在同一方向上做出反應(yīng)，就可以檢測(cè)到。時(shí)鐘、電源和內(nèi)部溫度傳感器的內(nèi)部診斷功能可針對(duì)其他常見(jiàn)的系統(tǒng)故障模式提供良好的保護(hù)。

比較是實(shí)現(xiàn)診斷的一種方法，如果無(wú)法在輸入通道上停止轉(zhuǎn)換以在 0， +/-FS 上進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

審核編輯：郭婷