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将1至5V信号转换为4至20 mA输出

尽管长期预测4至20 mA电流环路已经消失,但这种模拟接口仍然是将电流环路源连接到传感电路的最常用方法。该接口需要将电压信号(通常为1至5V)转换为4至20mA输出。严格的精度要求决定使用昂贵的精密电阻器或微调电位器来校准不太精确的器件的初始误差,以满足设计目标。

在当今的表面安装,自动测试设备驱动的生产环境中,这两种技术都不是最佳选择。在表面贴装封装中很难获得精确的电阻器,而微调电位器需要人为干预,这一要求与生产目标不相符。

线性技术LT5400 四通道匹配电阻网络有助于在简单的电路中解决这些问题,无需调整调整,但总误差小于0.2%(图1)。该电路使用两个放大器级来利用LT5400的独特匹配特性。第一级应用1至5V输出 - 通常是从DAC到运算放大器IC 1A的同相输入。该电压将通过R 1的电流设置为恰好通过FET Q 2的 V IN / R 1。相同的电流被过R拉下2,所以在R的底部的电压2是24V回路供给减去输入电压。




该部分电路有三个主要误差源:R 1 和R 2的匹配,IC 1A的偏移电压和Q 2的泄漏。R 1和R 2的确切值 并不重要,但它们必须完全匹配。该LT5400A档次实现了与±0.01%的误差这一目标。该LT1490A具有低于700μV偏移电压超过0至70℃。该输入电压为1V时,该电压误差为0.07%。该NDS7002A具有10nA的泄漏电流,但通常要少得多。该漏电流表示0.001%的误差。

第二级保持R 3上的电压通过将电流拉过Q 1,等于R 2上的电压。因为R 2两端的电压等于输入电压,所以通过Q 1的电流恰好是输入电压除以R 3。通过为R 3使用精密250Ω电流分流器,电流可精确跟踪输入电压。

第二级的误差源是R 3的值,IC 1B的偏移电压和Q 1的漏电流。电阻器R 3直接设置输出电流,因此其值对电路的精度至关重要。该电路利用了常用的250Ω电流环完成分流电阻。在该Riedon SF-2部分图形具有0.1%的初始准确度和低温度漂移。与第一阶段一样,偏移电压的误差不超过0.07%。Q 1的泄漏小于100-nA,最大误差为0.0025%。


没有任何修整,总输出误差优于0.2%。电流检测电阻器R 3是主要的误差源。如果您使用更高质量的设备,例如Vishay PLT系列,您可以达到0.1%的精度。电流环输出在使用中受到相当大的压力。二极管D 1和D 2从输出到24V回路电源和接地有助于保护Q 1 ; R 6提供了一些隔离。您可以通过增加R 6的值来实现更多隔离,同时在输出端折衷一些合规电压。如果最大输出电压要求低于10V,则可以增加R 6的值为100Ω,可以更好地隔离输出应力。如果您的设计需要增强保护,则可以在输出中安装瞬态电压抑制器,但由于漏电流会导致精度下降。

该设计仅使用LT5400 封装中四个匹配电阻中的两个。您可以将其他两个用于其他电路功能,例如精密逆变器或其他4至20 mA转换器。或者,您可以将其他电阻与R 1 和R 2并联。这种方法将电阻器的统计误差贡献降低了2的平方根。

回帖(2)

孙正

2019-5-20 19:32:08
受到警告
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王栋春

2019-5-20 22:52:58
这个电路非常有利用价值
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