恩智浦N-AFE模拟前端系列器件面向工厂自动化，为软件定义工厂赋能。恩智浦N-AFE的模拟输入可以通过软件灵活配置，支持电压、电流、电阻或温度等多种输入配置，实现了新的灵活性水平。此外，恩智浦N-AFE还能显著提升生产线测量的准确性和精度，有效提高产品质量。最后，恩智浦N-AFE的高级诊断和异常检测功能能够实现预测性维护，在问题发生之前及时发现并预防停机。诸多功能支持制造商创建高效的智能工厂。
恩智浦N-AFE集成了信号链的所有构建模块：保护、复用器、放大器、ADC和数字滤波器。
新款模拟前端提供多种选项：低功耗或高速，有无电压/电流励磁，均采用相同的封装，且引脚兼容。
输入模拟前端
模拟前端设备，用于测量电压、电流(4-20mA)、RTD (PT100/PT1000)、NTC/ PTC、热电偶、称重传感器。
输入/输出模拟前端
用于测量输入/驱动输出的模拟前端设备(集成ADC和DAC)
NAFE33352 新
通用±25V 输入/输出，和2输入低功耗AFE。
评估板和参考设计
恩智浦提供评估板和参考设计，在创新模拟技术的加持下，使安全边缘解决方案实现连接并高效运行。立刻开始吧！
模拟前端常见问题解答
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NAFExx388系列器件采用什么命名方式？
下面所示为N-AFE系列器件的命名方式：
| N-AFE | 1 | 3 | 3 | 8 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1：低功耗 7：高速 |
1：无VIEX 3：VIEX |
1：无校准(已校准) 3：出厂校准 |
4：16位 8：24位 |
4：4通道(通道) 8：8通道(通道) |
低功耗版本的最大数据速率为288ksps，而高速版本在正常稳定模式下可支持高达576ksps。
有关可用部件型号，请参阅数据手册或联系恩智浦销售代表。
N-AFE可以测量哪些不同的输入范围？
N-AFE有8个0.2V/V至16V/V的可选PGA增益设置，可为各种应用提供从±25V至±312.5mV的8个差分输入全量程范围。通常，所有HV输入特性都指定为所有通道增益设置的线性(额定)输入范围，即全输入范围的80%。
| 额定范围值(V) | ||||||||
| 类型 | PGA增益设置 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| 双极DIFF | ±20.00000 | ±10.00000 | ±5.00000 | ±4.00000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 |
| 双极SE | ±10.00000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 | ±0.12500 |
| 单极DIFF | ±10.00000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 | ±0.12500 |
| 单极SE | ±10.00000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±2.00000 | ±1.00000 | ±0.50000 | ±0.25000 | ±0.12500 |
| 最小和最大值(V) | ||||||||
| 类型 | PGA增益设置 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| 双极DIFF | ±25.00000 | ±12.50000 | ±6.25000 | ±5.00000 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 |
| 双极SE | ±12.50000 | ±6.25000 | ±3.12500 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 | ±0.15625 |
| 单极DIFF | ±12.50000 | ±6.25000 | ±3.12500 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 | ±0.15625 |
| 单极SE | ±12.50000 | ±6.25000 | ±3.12500 | ±2.50000 | ±1.25000 | ±0.62500 | ±0.31250 | ±0.15625 |
| 满量程(V) | ||||||||
| 类型 | PGA增益设置 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| 双极DIFF | 50 | 25 | 12.5 | 10 | 5 | 2.5 | 1.25 | 0.625 |
| 双极SE | 25 | 12.5 | 6.25 | 5 | 2.5 | 1.25 | 0.625 | 0.3125 |
| 单极DIFF | 25 | 12.5 | 6.25 | 5 | 2.5 | 1.25 | 0.625 | 0.3125 |
| 单极SE | 12.5 | 6.25 | 3.125 | 2.5 | 1.25 | 0.625 | 0.3125 | 0.15625 |
| 分辨率(V) | ||||||||
| 类型 | PGA增益设置 | |||||||
| 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | |
| 双极DIFF | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
| 双极SE | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
| 单极DIFF | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
| 单极SE | 3.0E-6 | 1.5E-6 | 745.1E-9 | 596.0E-9 | 298.0E-9 | 149.0E-9 | 74.5E-9 | 37.3E-9 |
用户校准和出厂校准之间有什么区别？
用户校准是将N-AFE安装在PCB上后对其进行校准的过程。出厂校准是指在恩智浦工厂生产芯片的过程中进行校准。在室温下，用户校准的典型TUE为全量程的±0.002%，能够实现更好的整体精度。这是因为外部组件和焊接流程引入的所有误差也都经过了校准。然而，出厂校准零部件的保证精度为全量程的±0.06%，如果提供的精度已经符合客户的要求，那么客户就不必再执行昂贵且耗时的校准流程。
N-AFE在单通道转换模式下的读取速度有多快？
N-AFE有低功耗(LP)版和高速(HS)版，最大数据速率分别为288ksps和576ksps。在正常稳定模式下，单通道转换为LP(NAFE1x388)版本提供的最快读取速度为3.472us，为HS(NAFE7x388)版提供的最快速读取速度为1.738us。
N-AFE在多通道转换模式下的读取速度有多快？
在多通道转换模式下，NAFE1x388和NAFE7x388的ADC输入信号路径分别需要16.4us和8.2us前端稳定时间(在EC表中定义为Tswitch)。用户应该使用单周期稳定模式进行多通道读取，以避免稳定误差。单周期稳定模式中的ADC数据速率是正常稳定模式下的数据速率的四分之一，例如，LP N-AFE和HS N-AFE的读取速率分别为72ksps和144ksps。
通道可编程延迟的代码17满足低功耗和高速两种类型的Tswitch要求。
n通道读取时间= n*(Tcnv + Tch_delay)
，其中n=多通道读取模式中的通道数量。
Tcnv=1/DataRate
Tch_delay≥Tswitch。
在单周期稳定的多通道转换模式下，8输入的最快读取速度为：
NAFE1x388的最快8通道读取速度=8*(13.88us+16.49us)≈240us …..30us//通道
NAFE7x388的最快8通道读取速度=8*(6.94us+8.24us)≈120us……….15us/通道
N-AFE对50/60Hz线路频率的抑制能力如何？
NAFE13388有一个数字滤波器，在较低的数据速率下提供50Hz/60Hz的正常模式抑制(NMR)。下图所示为10sps、50sps和60sps数据速率下的SINC4滤波器NMR。
在高于100sps的速度下，50/60Hz共模抑制(CMRR)是多少?
N-AFE在数据速率远高于60sps(无50/60Hz陷波滤波器抑制)的情况下提供超过110dB的CMRR，如下图所示。
NAFExx388的串扰(CT)参数和条件是什么？
静态串扰：±1µV/V
动态串扰(非AC参数)：±1µV/V
以下是串扰参数的测试条件：
- 输入串扰DC(单通道)：
- 将目标通道设置为0V，并将主通道从0V改为10V
- 此测试使用单通道转换来查看主通道对目标通道的影响
- 对于0V至-10V的主通道，重复上述过程
- 输入动态串扰(多通道非AC串扰)：
- 将目标通道设置为-10V，并将相邻主通道从0V改为10V
- 此测试使用多通道转换来查看主通道对目标通道的影响
- 这是用来量化在指定的DR0和CH_delay条件下，通道路径稳定(MUX+PGA)对ADC输入的最坏情况输入摆幅的影响
- 对10V的目标通道和从0V到-10V变化的相邻主通道重复上述过程
N-AFE如何在3线RTD配置中抵消导线电阻？
与采用两个匹配的电流发生器来抵消RTD导线电阻的同类解决方案不同，N-AFE采用集成电流发生器(VIEX)，该发生器的典型低温漂移性能为4ppm/°C。N-AFE使用单个电流源来优化单个芯片可以连接的RTD数量，从而允许使用单个芯片进行四次3线RTD测量。
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NAFE33352是什么？它的主要应用有哪些？
NAFE33352是一款软件可配置的通用低功耗模拟输入/输出模拟前端(AIO-AFE)，能够满足工业应用对高精度测量和控制的需求。它用于PLC、DCS I/O模块、数据采集系统和工业自动化。
NAFE33352能够处理哪些类型的模拟信号？
它支持电压、电流、电阻、温度(RTD、热电偶)以及负载传感器输入，还有电压和电流输出，并且具有软件可配置的量程和模式。
NAFE33352的ADC和DAC的主要特性是什么？
该器件配备一个14/16/18位DAC和一个16/24位ADC。ADC支持从7.5sps到288ksps的数据速率，DAC支持高达100ksps的数据速率。在室温下提供±0.005%的ADC精度，在过温下提供±0.02%的精度。
NAFE33352如何确保信号完整性和保护？
它配备了低漂移参考电压、低偏移缓冲器、具有70V输入保护功能的高压放大器，以及用于故障检测和预测性维护的高级诊断电路，其中包括开路/短路检测、电压轨监测、温度传感以及针对超出/低于范围和过热情况的可编程警报。
NAFE33352有哪些校准选项？
该器件支持出厂校准和用户校准。它配备用于存储校准系数的非易失性存储器，且无需外部设备即可实现自校准。
数据采集有哪些可用的读取模式？
NAFE33352支持5种读取模式：单通道单次读取(SCSR)、单通道连续读取(SCCR)、多通道单次读取(MCSR)、多通道多次读取(MCMR)以及多通道连续读取(MCCR)。
该器件在输出模式下是如何处理保护措施的呢？
它具有电压和电流输出模式的双重保护机制，包括快速反应短路保护和具有可配置阈值和定时器的可编程过载保护。
NAFE33352的热和电气操作限值分别是什么？
其工作温度范围为-40°C至125°C，结温限值为150°C。它的I/O端子提供±36V保护，并具有强大的ESD额定值(HBM ±4500V，CDM ±750V)。
NAFE33352使用什么通信接口？
它使用4线SPI接口(CSB、SCLK、MOSI、MISO)，并可选配CRC以确保数据完整性，工作频率最高可达32MHz。此外，它还有SYNC和DRDY引脚，用于同步和数据就绪信号传递。
NAFE33352有哪些封装和订购选项？
该器件采用6mmx6mm 40引脚HVQFN封装。订购选项包括卷盘和托盘两种形式，对应的部件编号分别为NAFE33352B40BSMP和NAFE33352B40BSE。
NAFE33352支持哪些DAC输出模式？
DAC支持三种输出模式：高Z模式、电压输出模式和电流输出模式。这些通过AO_MODE寄存器和相关控制位进行控制，以启用电压或电流源放大器。
NAFE33352如何处理DAC压摆率控制？
该器件具备可编程压摆率控制功能，用户可通过此功能限制DAC输出的变化速率。这有助于避免电容或电感负载中的过冲或过流。
Auto-DAC波形发生器的用途是什么？
Auto-DAC波形发生器使该器件能够根据用户设定的振幅、频率和步长参数自主生成波形(例如正弦波、三角波)。它适用于测试和校准流程。
该器件如何在多AFE系统中实现同步功能？
SYNC引脚可用于使多个NAFE33352器件实现同步。SYNC的上升沿可触发各器件同时进行转换，从而确保采样的一致性。
软件可配置的模拟输入/输出前端
软件可配置的模拟输入/输出前端，可以根据PLC、远程I/O模块、流程控制系统、温度测量设备、称重传感器和其他工业4.0应用不断变化的要求进行重新配置。
设计资源
在本次在线课程中，我们将讨论设计人员在开发软件可配置通用模拟输入模块时面临的挑战，以及新型恩智浦N-AFE器件如何简化设计。
NAFExx388高度可配置AFE的功能齐全的评估板，适用于工业应用。
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