具有HART接口的完整4mA至20mA环路供电现场仪器

振荡器采用与XTAL1和XTAL2引脚直接相连的3.8664 MHz外部晶振，产生HART调制解调器的时钟。

　　输出保护

　　瞬变电压抑制器（TVS）保护4 mA至20 mA HART接口免受过压影响。其额定电压不应超过 AD5421 在REGIN引脚上的60 V 绝对最大电压。请注意，TVS泄漏电流可能会影响电流输出精度；因此，选用此器件时，需关注一定环路电压和温度范围下的泄漏电流。

　　可使用外部耗尽型FET与 AD5421 搭配工作，提高环路电压最大值。

　　本电路具有保护功能，通过与环路输出相串联的一对二极管保护电路免受极性反转的影响。

　　铁氧体磁珠与环路串联，该串联部分与4700 pF电容一同提升系统的EMC性能。由于HART网络的规格限制，请勿在环路端点处使用更高数值的电容。

　　4.7 V低泄露齐纳二极管保护 AD5421 的片内50 Ω环路检测电阻免受 AD5421的COM引脚和LOOP−引脚间意料之外的外部电压影响（例如，对 ADuCM360 编程或调试电路时）。

　　电源和电源管理

　　包括传感器驱动电流在内的完整现场仪器电路必须工作在 4 mA至20 mA环路提供的限量电源下。这对所有环路供电现场仪器设计而言，都是一个普遍的难题。图1中的电路提供了低功耗以及高性能解决方案的一个实例。应用中用到的全部三个集成电路均针对低功耗而设计，并且电路依靠各自的集成特性提供灵活的电源管理结构和性能最优的环路供电解决方案。

　　AD5421采用4 mA至20 mA环路电压供电，为电路的其余部分提供经过调节的低电压。依据电路的需求， AD5421 REGOUT 电压可以编程在1.8 V至12 V范围内。图1中的电路采用3.3 V电源电压选项，作为所用输入传感器的一个实例。然而，由于 ADuCM360和 AD5700 具有更宽的电源电压范围，因此可采用不同的电源电压，以满足应用要求。

　　REGOUT RC滤波器（10 μF/10 Ω/10 μF）有助于防止传感器模拟前端受到来自环路的任何干扰的影响。它还能防止电路产生的任何干扰（尤其是控制器和数字电路产生的干扰）回流耦合至环路，这对于可靠的HART通信而言非常重要。

　　AD5700HART调制解调器通过一个额外的RC滤波器供电 （470 Ω/1 μF）。该滤波器在环路供电应用中的作用非常重要，因为它可防止 AD5700的电流噪声与4 mA至20 mA环路输出进行耦合；若非如此，将影响HART通信。在静默测试期间，特地通过HART带内噪声解决4 mA至20 mA环路噪声性能问题。 AD5700调制解调器使用外部晶振，通过将 XTAL1和XTAL2上的8.2 pF电容接地，在可达到的功耗范围中选择最低值。

　　ADuCM360具有极为灵活的内部电源管理功能，提供所有内部模块的许多供电和时钟选项，并且当软件调用时，允许针对特定的仪器应用，在要求的功能、性能和功耗之间取得最佳平衡。请参考 ADuCM360 产品页面和 AN-1111应用指南。

　　模拟前端AVDD通过另一个滤波器（10 μF/铁氧体磁珠/1.6 Ω/ 10 μF）供电，以便最大程度针对低压传感器信号减少电源噪声，获得更佳性能。

　　ADuCM360 的GND_SW接地开关引脚控制主传感器的激励和电源。仪器上电时，开关默认为关闭。这一默认设定允许在开启传感器之前对系统进行全面配置，包括适当的电源模式，从而最大程度降低4 mA至20 mA环路输出上可能存在的任何上电尖峰。

　　类似地，辅助传感器采用 ADuCM360的可编程电流源供电，因此可通过软件完全控制其电源输入。

　　ADuCM360 软件

　　可在 CN-0267 设计支持包中找到演示本电路功能和性能的基本代码示例。

　　代码示例包括基本HART从机命令响应，用于演示硬件的功能和特性。代码示例不包括HART通信的协议层。

　　常见变化

　　ADuCM360具有一个高性能且非常灵活的模拟前端，提供 12个模拟输入引脚以及供基准电压源和接地开关使用的额外引脚。它允许与多个各类模拟传感器直接接口，比如任意的阻性桥式传感器、电阻式温度传感器或热电偶。由于可用于几乎所有的传感器现场仪器，这款现场仪器解决方案并不局限于温度补偿型压力测量。

　　在模拟前端只需一个Σ-Δ型ADC的应用中，可使用 ADuCM361替换 ADuCM360。除了备用ADC， ADuCM361提供 ADuCM360的所有特性。

　　ADuCM361 片内DAC和外部晶体管可用于控制4 mA至20 mA 环路，详情请参见CN-0300。

AD5421可通过保护电路直接与环路相连。也可在AD5421 和环路电源之间连接一个耗尽型N沟道MOSFET，如图2所示。由于在本配置中使用额外MOSFET，因此可将 AD5421 上的电压降保持在12 V左右，降低 AD5421封装的功耗，并增加4 mA至20 mA模拟输出精度。它还可将环路允许的最大电压提升至