SIEMENS/MOORE 16167-1-3 電流環(huán)廣泛用作工業(yè)領(lǐng)域的模擬通信接口，可以方便地通過雙絞線將遠(yuǎn)端傳感器數(shù)據(jù)傳送到控制中心的可編程邏輯控制器（PLC）。這種接口簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)距離可靠傳輸，具有良好的抗噪性，實(shí)施成本較低，非常適合*的工業(yè)過程控制以及遠(yuǎn)端自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

　　毫無疑問，SIEMENS/MOORE 16167-1-3 工業(yè)發(fā)展和當(dāng)今所有的電子應(yīng)用一樣，需求強(qiáng)勁，要求精度更高、功耗更低，并在-40°C至+105°C擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)可靠工作，具備更高的安全性和系統(tǒng)保護(hù)，還要求支持高速可尋址遠(yuǎn)端傳感器（HART®）協(xié)議?？偠灾?，這些要求使得當(dāng)今的4–20mA電流環(huán)設(shè)計(jì)頗具挑戰(zhàn)性。

　　本文介紹了如何開發(fā)4–20mA電流環(huán)變送并進(jìn)行性能分析，以及如何選擇滿足嚴(yán)苛工業(yè)要求的元器件。提供誤差分析測(cè)試數(shù)據(jù)、熱特征數(shù)據(jù)、原理圖以及分析軟件。

　　SIEMENS/MOORE 16167-1-3 工作原理及關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)

　　我們首先從參考設(shè)計(jì)入手，圖1所示為高性能、低功耗、4–20mA電流環(huán)變送器的方框圖，該設(shè)計(jì)大幅減少了元件數(shù)量，具有zui高性價(jià)比。

　　圖1. 4–20mA環(huán)路供電變送器參考設(shè)計(jì)，由MAX5216 16位DAC （U1）、MAX9620運(yùn)算放大器（U2）、MAX6133電壓基準(zhǔn)（U3）和MAX15007 LDO （U4）組成。

　　SIEMENS/MOORE 16167-1-3 該參考設(shè)計(jì)采用低功耗、高性能元件，25°C時(shí)精度優(yōu)于0.01%；整個(gè)溫度范圍內(nèi)，精度優(yōu)于0.05%，支持工業(yè)上zui嚴(yán)格的4–20mA電流環(huán)要求。該設(shè)計(jì)采用了MAX5216，低功耗16位DAC （U1）；MAX9620，零失調(diào)、滿擺幅輸入輸出（RRIO）、高性能運(yùn)算放大器（U2）；MAX6133，電壓基準(zhǔn)（U3）；以及MAX15007，40V低靜態(tài)電流LDO （U4）。

　　SIEMENS/MOORE 16167-1-3 電壓基準(zhǔn)為U1提供低噪聲、5ppm/°C （zui大值）低溫漂和高的2.500V電壓。智能傳感器微控制器通過3線SPI總線向U1發(fā)送命令。U1輸出經(jīng)過分壓并被Q1功率MOSFET、10Ω （±0.1%）檢流電阻（RSENSE）以及U2轉(zhuǎn)換為環(huán)路電流。U1、U2和U3器件由U4供電，后者由環(huán)路直接供電。Q2、BJT晶體管和檢測(cè)電阻（R6）構(gòu)成限流電路，將環(huán)路電流限制在大約30mA，防止失控條件以及損壞PLC側(cè)的ADC。肖特基二極管（D1）保護(hù)變送器不受反向電流損害。

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