CN0009 利用 ADI AD5662 DAC 实现4 mA 至20 mA 过程控制环路

电路功能与优势

在许多过程控制应用中，经常使用两线式电流发射器在高噪声环境中传输模拟信号。这些电流发射器的零电平信号电流为 4 mA，满量程信号电流为 20 mA，因此得名“4 mA 至 20 mA 转换器”。本文所述电路提供一种具有 16 位分辨率和单调性的低功耗电流发射器，它直接采用 4 mA 至 20 mA 控制
环路电源供电，功耗低于 4 mA。功耗高于 4 mA 的发射器无法直接采用环路电源供电，因而需要一个附加电源。

电路描述

AD5662 本电路将 nanoDAC转换器用作控制器，提供 4 mA至20 mA可编程输出电流。环路电流通过测量RS上的压降VOUT进行检测。如果DAC输出为 0 V，则电流

其中 0 ≤ D ≤ 65,535。当AD5662的数字码等于 0xFFFF时，本电路提供 20.9 mA满量程输出电流。同样，当AD5662 的数字码等于0x0000时， 输出电流将为3.49 mA。扩展电流范围（3.49
mA至 20.9 mA）允许用户利用软件和AD5662的 16 位分辨率校准 4 mA至 20 mA范围。本电路需要使用肖特基二极管，以防止环路电源上电瞬态将AD8627的同相输入端拉至反相输入端 300 mV以下。该肖特基二极管必须能够处理至少 20 mA的全环路负载。

ADR02 控制器的偏置电压由 5 V精密基准电压源 提供，而且本电路无需外部调整，因为ADR02的初始输出电压容差很小，并且AD8627 AD5662的电源电流很低。 和ADR02 容许的环路电源限值由 的最小输入电压(7 V)和最大输入电压(36 V)设置。25°C时 2N3904 的最大容许功耗为 625 mW，因此如果环路电源超过约 30 V，必须使用更高功耗的晶体管。添加适当的降压电阻，并与 2N3904 的集电极串联，可以降低 2N3904 的功耗。

常见变化

这款基本电路比较灵活，可以使用多种不同的基准电压源、电压输出 DAC 和运放。需要考虑的是基准电压源的精度，DAC 的分辨率和放大器的失调电压。主要要求是整个电路必须工作在环路电压下，并且静态电流小于 4mA(DAC 码0x0000)。

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