XTR115电流环电路原理及应用

假如温度的测量范围是±100℃。在0℃时放大器的输出电压为VP=VQ=2．5 V，而这时电流环的输出电流应IO=4 mA+16／2mA=12 mA。而信号变化产生的电流应该在IOSIGNAL=16 mA／2=8mA。流过RIN的电流应该是I3=8mA／100=80μA。电阻RIN应该是RIN=2．5V／80μA=31．25 kΩ。在100℃时电流环的输出电流应该是IO=20mA。相对0℃时的输出增量是△IO=8mA。流过电阻RIN的电流增量应该是△I3=8mA／100=80μA。这时放大器的输出电压增量应该是△VP=25 kx80μA=2．5 V。而此时电桥的输出电压增量仅仅是△VT=17．56 mV。所以放大器的增益应该为G=2．5 V／17．56 mV=142．37倍。RG=50 k／(G-1)=353．68 Ω。
当温度在0℃时，电桥平衡，放大器的输出电压为VP=VQ=2．5 V。电流环的输出电流IO=12 mA。当温度在100℃时，放大器的输出电压为VP=5 V。电流环的输出电流IO=20 mA。当温度在-100℃时，放大器的输出电压为VP=0 V。电流环的输出电流IO=4mA。
然而，运算放大器INA128的最高输出电压达不到5 V；最低输出电压也达不到0V。所以测温范围达不到+100℃。一个简洁的解决方案是降低运算放大器INA128的增益，使运算放大器在100℃时的输出电压达到它的最大值Vomax=4 V。G=(4 V-2．5 V)／17．56 mV=85倍。RG=50 k／(G-1)=595 Ω。这时，当温度在100℃时，放大器的输出电压为VP=4V。电流环的输出电流IO=16．8 mA。当温度在-100℃时，放大器的输出电压为VP=1 V。电流环的输出电流IO=7．2 mA。虽然这样又带来了电流环的输出范围利用不足的缺点，但它并不影响正常测量。
外接晶体三极管只要选用Vceo>36 V，Icmax>32 mA，Poutmax>1．2 W的NPN三极管即可。如：2SC1846、2SC2568、2SC2611、2SC2621、等均可。

4 总结
本文针对各种工业场合中抗恶劣电磁干扰环境的需求，给出了一种利用XTR115两线制电流环进行信号传输的电路设计方法。该方法减少了传输线的噪声干扰和传输线的分布电阻产生的电压降，提高了数据通讯接口的可靠性和准确度，具有抗干扰能力强，数据传输准确的特点，在工业测量中具有广阔的应用前景。