具有HART接口的完整4 mA至20 mA环路供电现场仪器

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。

AD5421的REGOUT电压在1.8 V至12 V范围内引脚可编程，具体电压值取决于电路要求。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。

AD5700 HART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MOSFET的额定电平值。额外的MOSFET对HART通信无影响。

本电路中，AD5700与3.8664 MHz晶振共同使用，形成具有最低功耗的配置。作为替代方案，AD5700-1可配合0.5 %精度的集成式内部振荡器使用。与晶体振荡器相比，内部振荡器最多可提升225 μA调制解调器电源电流，但因为无需使用外部晶体，因此该方案同时节省了成本，降低了所需的电路板面积。

对于非环路供电的应用，则AD5410、AD5420、AD5422或AD5755是针对4 mA至20 mA DAC不错的选择。

电路评估与测试

电路硬件

图1中的电路基于图3中的DEMO-AD5700D2Z印刷电路板构建。

DEMO-AD5700D2Z电路板具有一些额外的特性，方便进行系统评估。连接器