CN0009 利用 ADI AD5662 DAC 實現(xiàn)4 mA 至20 mA 過程控制環(huán)路

電路功能與優(yōu)勢

在許多過程控制應(yīng)用中，經(jīng)常使用兩線式電流發(fā)射器在高噪聲環(huán)境中傳輸模擬信號。這些電流發(fā)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(zhuǎn)換器”。本文所述電路提供一種具有 16 位分辨率和單調(diào)性的低功耗電流發(fā)射器，它直接采用 4 mA 至 20 mA 控制
環(huán)路電源供電，功耗低于 4 mA。功耗高于 4 mA 的發(fā)射器無法直接采用環(huán)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(zhuǎn)換器用作控制器，提供 4 mA至20 mA可編程輸出電流。環(huán)路電流通過測量RS上的壓降VOUT進(jìn)行檢測。如果DAC輸出為 0 V，則電流

其中 0 ≤ D ≤ 65,535。當(dāng)AD5662的數(shù)字碼等于 0xFFFF時，本電路提供 20.9 mA滿量程輸出電流。同樣，當(dāng)AD5662 的數(shù)字碼等于0x0000時， 輸出電流將為3.49 mA。擴(kuò)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(zhǔn) 4 mA至 20 mA范圍。本電路需要使用肖特基二極管，以防止環(huán)路電源上電瞬態(tài)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(huán)路負(fù)載。

ADR02 控制器的偏置電壓由 5 V精密基準(zhǔn)電壓源 提供，而且本電路無需外部調(diào)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(huán)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(shè)置。25°C時 2N3904 的最大容許功耗為 625 mW，因此如果環(huán)路電源超過約 30 V，必須使用更高功耗的晶體管。添加適當(dāng)?shù)慕祲弘娮瑁⑴c 2N3904 的集電極串聯(lián)，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(zhǔn)電壓源、電壓輸出 DAC 和運放。需要考慮的是基準(zhǔn)電壓源的精度，DAC 的分辨率和放大器的失調(diào)電壓。主要要求是整個電路必須工作在環(huán)路電壓下，并且靜態(tài)電流小于 4mA(DAC 碼0x0000)。

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