ZHCA889A December 2018 – September 2024 DAC161S997 , DAC7311 , DAC8560 , DAC8830
設(shè)計目標
| 回路電源電壓 | DAC 輸出電壓 | 輸出電流 | 錯誤 |
|---|---|---|---|
| 12V–36V | 0V–3V | 4mA–20mA | <1% FSR |
設(shè)計說明
環(huán)路供電的電流變送器可以調(diào)節(jié)串聯(lián)環(huán)路（包括電源、變送器和負載電阻）中的電流。變送器中的有源電路從環(huán)路電流獲得電力，這意味著所有器件的電流消耗必須小于零標度電流，該零標度電流在某些應(yīng)用中可能低至 3.5mA。穩(wěn)壓器可以降低環(huán)路電壓，從而為 DAC、運算放大器和附加電路供電。運算放大器會偏置晶體管，以調(diào)節(jié)從 Loop+ 流至 Loop- 的電流。該電路通常用于 2 線現(xiàn)場傳感器變送器，如流量變送器、液位變送器、壓力變送器和溫度變送器。
設(shè)計說明
- 為應(yīng)用選擇具有所需分辨率和精度的單通道 DAC。使用具有低失調(diào)電壓和低溫漂的運算放大器，以更大程度地減小誤差。
- 選擇低功耗 DAC、運算放大器和穩(wěn)壓器，以建立小于 4mA 的總傳感器變送器靜態(tài)電流。
- 通過選擇較大的 R3/R4 比率來更大程度地減小流經(jīng) R1、R2 和 R3 的電流，以更大限度地減小電阻器的熱漂移。
- 針對 R1-R4、R7-R8 使用精密低漂移電阻器，以更大程度地降低誤差。
- 使用具有寬輸入電壓范圍和低壓降的穩(wěn)壓器，以支持各種環(huán)路電源電壓。
設(shè)計步驟
輸出電流傳遞函數(shù)為：
1.選擇較大的 R3/R4 比率：
2.根據(jù)零標度電流 (4mA)、穩(wěn)壓器電壓和增益比率 (R3/R4) 計算 R2。
3.根據(jù)滿標度 DAC 電壓和 16mA 的電流范圍計算 R1，以設(shè)置滿標度電流。
4.根據(jù)所選的電阻值計算零標度輸出電流。
5.根據(jù)所選的電阻器值計算滿標度電流。
直流傳輸特性
小信號階躍響應(yīng)
器件
| 器件 | 主要特性 | 鏈路 | 其他可能的器件 |
|---|---|---|---|
| DAC | |||
| DAC7311 | 12 位分辨率、單通道、超低功耗、1LSB INL、SPI、2V 至 5.5V 電源 | 采用 6 引腳 SC70 封裝、適用于電池供電應(yīng)用的 12 位、單通道、超低功耗 DAC | 精密 DAC (≤10MSPS) |
| DAC8560 | 16 位分辨率、單通道、內(nèi)部基準電壓、低功耗、4LSB INL、SPI、2V 至 5.5V 電源 | 采用 SC70 封裝的 16 位、單通道、80uA、2.0V 至 5.5V DAC | 精密 DAC (≤10MSPS) |
| DAC8830 | 16 位分辨率、單通道、超低功耗、非緩沖輸出、1LSB INL、SPI、2.7V 至 5.5V 電源 | 16 位、單通道、超低功耗、電壓輸出 DAC | 精密 DAC (≤10MSPS) |
| DAC161S997 | 16 位、4mA 至 20mA 電流輸出、100uA 電源電流、SPI、2.7V 至 3.3V 電源 | 具有內(nèi)部基準電壓和 4mA 至 20mA 電流環(huán)路驅(qū)動的 16 位精密 DAC | 精密 DAC (≤10MSPS) |
| 放大器 | |||
| TLV9001 | 低功耗、0.4mV 失調(diào)電壓、軌到軌 I/O、1.8V 至 5.5V 電源 | 單通道、1MHz、軌到軌輸入和輸出 1.8V 至 5.5V 運算放大器 | 運算放大器 |
| OPA317 | 零漂移、低失調(diào)電壓、軌到軌 I/O、35uA 最大電源電流、2.5V 至 5.5V 電源 | 低失調(diào)電壓、軌到軌 I/O 運算放大器 | 運算放大器 |
| OPA333 | 微功耗、零漂移、低失調(diào)電壓、軌到軌 I/O、1.8V 至 5.5V 電源 | 微功耗、1.8V、17μA 零漂移 CMOS 精密運算放大器 | 運算放大器 |
主要文件鏈接
德州儀器 (TI)，經(jīng)過 EMC/EMI 測試的低成本環(huán)路供電式 4mA 至 20mA 變送器，TIPD158 參考設(shè)計
德州儀器 (TI)，4mA 至 20mA 電流環(huán)路變送器，TIDA-00648 參考設(shè)計
德州儀器 (TI)，采用 HART? 調(diào)制解調(diào)器的高精度環(huán)路供電式 4mA 至 20mA 現(xiàn)場變送器，TIDA-01504 參考設(shè)計
德州儀器 (TI)，SLAA866 的源文件，SLAC782 軟件支持