Σ-ΔADC转换器工作原理及应用分析
电压。在这种比例型配置中,RTD的温漂误差(由RTD激励电流的温漂引起)被参考电压的漂移补偿。
3. 智能4"20mA变送器
老式的4"20mA变送器采用一个现场安装的敏感元件感测一些物理信息,例如压力或温度等,然后产生一个正比于待测物理量的电流,电流的变化范围标准化为4"20mA。电流环具有很多优点:测量信号对于噪声不 敏感;可以方便地进行远端供电。第二代4"20mA变送器在远端进行一些信号处理,通常采用微控制器和数据转换器,如图6所示。这种变送器首先将信号数字化,然后采用微控制器内置的算法进行处理,对增益和零点进行标准化,对传感器进行线性化,最后再将信号转换到模拟域,作为一个标准电流通过环路传送。第三代4"20mA变送器被称为"灵巧且智能",实际上是在前述功能的基础上增加了数字通信(和传统的4"20mA信号共用同一条双绞线)。利用通信信道可以传送一些控制和诊断信号。MAX1402这样的低功耗器件对于此类应用非常适合,250μA的功耗可以为变送器中的其余电路节省出可观的功率。智能变送器所采用的通信标准是Hart协议。这是一种基于Bell 202电信标准的通信协议,工作于频移键控方式(FSK)。数字信号由两种频率组成:1200Hz和2200Hz,分别对应于数码1和0。两种频率的正弦波叠加在直流模拟信号上,通过同一条电缆同时传送。因为FSK信号的平均值总是零,因此4"20mA模拟信号不会受到影响。在不干扰模拟信号的前提下,数字通信信号具有每秒更新2"3个数据的响应速度。通信所需的最小环路阻抗是23Ω。
![](../img/eep-analog/analog-18062rcu1tunhqkn.jpg)
图6 智能4"20mA变送器
小结
在高集成度调理系统出现之前,过程控制通常采用多个独立的芯片实现信号调理和处理。Σ-Δ技术降低了这部分电路的成本、空间需求和功率需求(事实上多数应用只需要+3V/+5V单电源)。这种特性尤其适合于电池供电的便携系统。元件数量的降低同时还改善了系统的可靠性。
- 揭开Σ-ΔADC的神秘面纱(07-06)
- 基于高精度Σ-ΔADC和DSP的广播级数字音频延时器(11-02)
- RS-232至RS-485RS-422接口的智能转换器(01-24)
- 同步降压转换器电路设计基础(01-01)
- 真有效值AC/DC转换器AD736及其在RMS仪表电路中的应用(02-16)
- 满足FPGA电源设计需求的DC/DC转换器(02-15)