集電壓／電流變換器XTR110及其應用

ＸＴＲ１１０是美國 Ｂｕｒｒ － Ｂｒｏｗｎ 公司推出的精密電壓／電流變換器，它是專為模擬信號傳輸所設計的。可用于將０～５Ｖ或０～１０Ｖ的輸入電壓轉換成４～２０ｍＡ? ０～２０ｍＡ，５～２５ｍＡ或其他常用范圍的輸出電流。此外，其內部精確的＋１０Ｖ參考電壓可也用于驅動外部電路。

該芯片由精密電阻網絡模塊、電壓／電流變換模塊、電流／電流變換模塊和精密＋１０Ｖ電壓基準模塊組成。由于它利用電流進行傳輸，所以能有效克服在長線傳送過程中環境干擾對測試的影響，從而使其性能大大提高。

ＸＴＲ１１０應用范圍極廣，可用于任何需要信號處理的場合，尤其是在信號小、環境差的測試環境（如工業過程控制、壓力、溫度、應變測重、數據采集系統和微控制器應用系統中的輸入通道等）下更為適合。

１　引腳功能

ＸＴＲ１１０的引腳排列如圖１所示。

２　性能參數

ＸＴＲ１１０的主要性能特點如下：

●采用標準４～２０ｍＡ電流傳輸；

●輸入／輸出范圍可選擇；

●最大非線性誤差為０．００５％；

●帶有精確的＋１０Ｖ參考電壓輸出；

●采用獨立電源工作模式，且電壓范圍很寬（１３．５Ｖ～４０Ｖ）；

●引腳可編程。

圖2

３　典型應用電路

圖２是０～１０Ｖ輸入對應于４～２０ｍＡ輸出時?ＸＴＲ１１０的功能框圖和典型外部連接電路。對于其它輸入電壓與輸出電流范圍?使用時?可根據具體情況改變管腳３、４、５、９、１０的連接方式。

ＸＴＲ１１０的輸出電流可用下式表示：

ＩＯ＝１０（ＶＲＥＦＩＮ／１６＋ＶＩＮ１／４＋ＶＩＮ２／２）／ＲＳＰＡＮ

圖２中，ＲＳＰＡＮ實際上就是內部５０Ω電阻Ｒ９。為了獲得不同的輸出電流范圍，也可連接相應的外部ＲＳＰＡＮ。而外部晶體管ＱＥＸＴ則用于傳導輸出信號電流。推薦使用Ｐ溝道ＭＯＳ晶體管。它的電壓標稱值必須大于或等于最大電源電壓，如果電源電壓＋Ｖｃｃ超過了它的柵極擊穿電壓，ＱＥＸＴ的漏極將被擊穿而失去作用。

如果內部運算放大器Ａ１（圖２中偏左下的運算放大器）的非倒置輸入低于地（０Ｖ）電壓０．５Ｖ以上，該運算放大器就可能損壞。這種情況一般出現在ＸＴＲ１１０的管腳３、４或５被一個異常情況下的反向擺動運算放大器所驅動時。必要的話，可以在反向輸入和地之間連接一個鉗位二極管來對電壓進行鉗位。

參考電壓在管腳１２處應精確校準。為保持精度，包括管腳３在內的任何負載都應與此點相連。

如圖３所示，也可以使用分壓器Ｒ１來調整偏置電流。但首先應將輸入電壓置零，然后調整Ｒ１使輸出電流為４ｍＡ。對于輸出電流范圍起始值為０ｍＡ的情況，可用以下特定步驟來進行調節：即將輸入電壓調整到一個很小的非零值，然后調整Ｒ１以獲得所需的輸出電流。這樣，當輸入為零時，輸出也將為零。

利用圖３中的分壓器Ｒ２可在輸出電流滿刻度時進行幅度調節。這一調整與偏置電流調整是相互作用的。對于該電路，可將輸入電壓置于＋１０Ｖ滿刻度，然后調整Ｒ２到２０ｍＡ滿刻度輸出。用于幅度調整的Ｒ２、Ｒ３與Ｒ４的值應根據如下原則選取：選擇Ｒ４使幅度可以連續小幅遞減，然后選擇Ｒ２和Ｒ３使幅度上升，從而使幅度相對于中心值可調。