用于4~20mA電流環(huán)路的低成本HART發(fā)送器的設(shè)計(jì)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
第二個放大器A2把HART信號疊加于可變DC電壓VDC上。A2輸出電壓VOUT變?yōu)椋?/font>
使R8到R11值相等，可將上面方程式簡化為：
由于VHART由一個200Mv梯形波形（圍繞VREF對稱擺動）組成，因此A2輸出僅包含疊加在可變DC電平上的小HART波形。將VOUT送入TI的XTR115電壓到電流轉(zhuǎn)換器，可使每個200mV VDC 相當(dāng)于1Ma電流。因此，把VDC從0.8V變?yōu)?.0V,相當(dāng)于一個4-20Ma電流范圍。
電阻器R8到R11值應(yīng)足夠大，以最小化對C3充電電流的負(fù)載影響，但是又不能太大，以免A2輸入偏差電流引起誤差。適當(dāng)?shù)碾娮柚悼蓪REF從VOUT完全消除，這樣VOUT = VDC ± 100 mV.因此，R4和R5取值不當(dāng)，或者電壓電源存在差異，都不會對VOUT的DC電流產(chǎn)生太大影響。
XTR115是一種雙線、精密、電流輸出轉(zhuǎn)換器，其通過一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流環(huán)路發(fā)送模擬4-20mA信號。這種器件擁有精確的電流調(diào)節(jié)和輸出電流限制功能。它的片上5V電壓調(diào)節(jié)器用于為外部電路供電。為了確保對輸出電流IOUT的控制，電流返回引腳IRET起到一個本地接地的作用，并對外部電路中使用的所有電流進(jìn)行檢測。它的輸入級擁有100的電流增益，其由兩個激光修整增益電阻器RG1和RG2設(shè)置：
因此，輸入電流IIN產(chǎn)生輸出電流IOUT,其等于IIN × 100.IIN的電勢為0（參考 IRET）時，把輸入電壓轉(zhuǎn)換為規(guī)定輸出電流所要求的電阻器值為：
因此，將200mVPPHART電壓轉(zhuǎn)換為1mA電流，要求輸入電阻為：
另外，RIN對4-20mA電流范圍的輸入電壓范圍定義如下：
以及：
圖3:HART發(fā)送器信號通路的信號電壓
結(jié)論
簡單運(yùn)算放大器電路可用于為傳統(tǒng)4-20mA電流環(huán)路設(shè)計(jì)一個低成本的HART發(fā)送器。
圖3顯示了2V DC輸入時HART傳輸期間不同測試點(diǎn)的信號電壓。匹配差分放大器A2的電阻器，移除了輸出信號的VREF分量。因此，基準(zhǔn)電壓偏差對VOUT沒有影響。這樣，輸出信號便圍繞2V DC輸入做對稱擺動。
基爾霍夫電流相關(guān)文章:基爾霍夫電流定律
評論