CN0009 利用 ADI AD5662 DAC 實現4 mA 至20 mA 過程控制環路

電路功能與優勢

在許多過程控制應用中，經常使用兩線式電流發射器在高噪聲環境中傳輸模擬信號。這些電流發射器的零電平信號電流為 4 mA，滿量程信號電流為 20 mA，因此得名“4 mA 至 20 mA 轉換器”。本文所述電路提供一種具有 16 位分辨率和單調性的低功耗電流發射器，它直接采用 4 mA 至 20 mA 控制
環路電源供電，功耗低于 4 mA。功耗高于 4 mA 的發射器無法直接采用環路電源供電，因而需要一個附加電源。

電路描述

AD5662 本電路將 nanoDAC轉換器用作控制器，提供 4 mA至20 mA可編程輸出電流。環路電流通過測量RS上的壓降VOUT進行檢測。如果DAC輸出為 0 V，則電流

其中 0 ≤ D ≤ 65,535。當AD5662的數字碼等于 0xFFFF時，本電路提供 20.9 mA滿量程輸出電流。同樣，當AD5662 的數字碼等于0x0000時， 輸出電流將為3.49 mA。擴展電流范圍（3.49
mA至 20.9 mA）允許用戶利用軟件和AD5662的 16 位分辨率校準 4 mA至 20 mA范圍。本電路需要使用肖特基二極管，以防止環路電源上電瞬態將AD8627的同相輸入端拉至反相輸入端 300 mV以下。該肖特基二極管必須能夠處理至少 20 mA的全環路負載。

ADR02 控制器的偏置電壓由 5 V精密基準電壓源 提供，而且本電路無需外部調整，因為ADR02的初始輸出電壓容差很小，并且AD8627 AD5662的電源電流很低。 和ADR02 容許的環路電源限值由 的最小輸入電壓(7 V)和最大輸入電壓(36 V)設置。25°C時 2N3904 的最大容許功耗為 625 mW，因此如果環路電源超過約 30 V，必須使用更高功耗的晶體管。添加適當的降壓電阻，并與 2N3904 的集電極串聯，可以降低 2N3904 的功耗。

常見變化

這款基本電路比較靈活，可以使用多種不同的基準電壓源、電壓輸出 DAC 和運放。需要考慮的是基準電壓源的精度，DAC 的分辨率和放大器的失調電壓。主要要求是整個電路必須工作在環路電壓下，并且靜態電流小于 4mA(DAC 碼0x0000)。

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