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7个回答
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在为可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)模块等过程控制应用设计模拟输入模块时,所考虑的主要权衡通常是性能与成本。在这个应用空间中存在一种传统,即使用双极性±15 V电源轨来提供用于衰减或增益输入信号的有源前端组件。这会影响材料清单(BOM)的成本,并且通过创建隔离的双极电源会增加设计的复杂性。为了节省成本,另一种方法是使用单个5 V电源进行架构。单个5 V电源轨大大降低了模拟前端隔离电源设计的复杂性。但是,它可能会引入其他痛点,并可能导致精度较低的测量解决方案。 AD4111具有电压和电流测量所需的大量集成,并解决了5 V电源解决方案的局限性。
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集成前端
AD4111是一款24位Σ-ΔADC,通过实现创新而简单的信号链,缩短了开发时间和设计成本。利用ADI公司专有的 i Passive ™技术,它集成了模拟前端和ADC。这使得AD4111能够接受±10 V电压输入和0 mA至20 mA电流输入,同时在单个5 V或3.3 V电源下工作,无需外部元件。电压输入指定为±20 V的超量程,此时器件仍可提供有效转换,并在电压引脚上提供±50 V的绝对最大值。电流输入指定为-0.5 mA至24 mA的范围,可实现接近0 mA的精确电流测量,并提供精确的24 mA转换。 AD4111的电压输入保证最小阻抗为1MΩ。这样可以去除±15 V外部缓冲器,进一步减少电路板空间和BOM成本。 5 V设计受限于每个电压输入具有高阻抗分压器的要求,其使用更多的电路板空间。离散解决方案的设计成为精密电阻器成本和精度之间的折衷。为了解决这个问题,AD4111在每个输入端采用了高阻抗,精密的分压器,如图3所示。 图1 AD4111功能框图 |
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开路检测
通常,单个5 V设计的限制是缺少开路检测,通常使用高阻抗电阻实现15 V电源轨以拉开连接到超出范围的电压。 AD4111具有独特的开路检测功能,采用5 V或3.3 V电源,可以克服这一问题。这将开路检测与超出范围的故障分开,进一步简化了诊断。通过在AD4111内部包含此功能,前端需要一个上拉电阻,因此也消除了对15 V电源的需求,如图2所示。消除±15 V电源可降低隔离电路的复杂性,面积和发射。对于不需要开路检测的应用,可以使用替代通用AD4112。这部分具有AD4111的所有优点,但没有开路检测。 |
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系统级解决方案
AD4111集成了电压基准和内部时钟有助于减少电路板尺寸和BOM成本进一步提高,同时允许使用外部元件,如果需要更高的精度和更低的温度误差转换。图2和图3分别显示了典型的高端和低端解决方案。图2和图3中突出显示的信号链的比例可以完全被AD4111取代。 AD4111的总不可调整误差(TUE)精度规范旨在达到系统级要求。对于许多解决方案,精度可能足以消除对任何额外校准的需要。在现有的高精度解决方案中,通常每个通道校准模块。 AD4111采用高度匹配的输入设计,因此校准一个输入可在所有输入上提供类似的精度。 图2 典型高端解决方案 图3 典型低端解决方案 |
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EMC测试
PLC和DCS模块通常在恶劣的工业环境中运行,并且必须承受电磁干扰(EMI)条件。在设计具有电磁兼容性(EMC)功能的输入模块时,这会增加更高的复杂性,因为大多数设备不适用于EMC,因此设计输入保护和滤波电路变得复杂。这可以在设计和测试方面为开发增加大量时间。 EMC实验室租金昂贵,测试失败可能意味着长时间延迟,直到电路板可以重新设计和重新测试。 AD4111采用印刷电路板(PCB)设计,具有成熟的EMC解决方案。该电路板的特点是确保电路性能不会受到辐射射频(RF)或传导RF干扰的永久影响,并且已被证明具有足够的抗静电放电(ESD),电快速瞬变(EFT)和浪涌的能力。符合IEC 61000-4-x标准。它还针对CISPR 11进行了评估,其中电路板的辐射发射远低于A类限值。有关AD4111 EMC PCB的更多信息,请参见AN-1572。本应用笔记详细介绍了所使用的测试程序的所有必要信息,以及为AD4111设计EMC验证输入模块的电路板设计原理图和布局。 |
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AD4111是具有高集成度的系统级ADC,包括全面的可配置性。它具有±10 V电压输入和0 mA至20 mA电流输入的能力,采用5 V或3.3 V单电源供电,具有开路检测功能及其许多其他功能,为模拟输入模块设计提供了独特的解决方案。它采用6 mm×6 mm,40引脚LFCSP封装,使曾经需要完整复杂PCB的模块现在可以由单个器件替代。
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H7310是一款 PWM 工作模式,高效率、外围简单、内置功率 MOS 管,适用于 2.5-85V 输入的高精度降压 LED 恒流线性驱动芯片。仅需外接一个电阻就可以构成一个完整的LED恒流驱动电路,调节该外接电阻就可以调节输出电流,输出电流可调范围为16-1500mA。
H7310工作频率可以通过外部电阻编程来设定,同时内置抖频电路,可以降低对其他设备的EMI干扰。另外采用峰值电流采样模式,可以提高宽输入电压情况下的电流精度。https://wx1.sinaimg.cn/mw1024/008cuyqegy1glpqu3yjd2j309w08waba.jpg |
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