基于精密运算放大器(MAX4236),该环路供电、高顺从、精密吸电流(或源极)可修改为4–20mA灌电流发送器。
许多工业I&C应用使用模拟电流环路作为测量和执行器控制的物理链路。4–20mA和5–50mA范围内的电流环路是典型值,以及其他不太常见的电流环路。最受欢迎且仍然存在的是4-20mA标准。
环路精度取决于发射器将传感器信号转换为电流的能力,以及传流函数(在接收器处测量)在温度方面的稳定性、环路的物理长度、环路电源电压的稳定性以及随着硬件老化而出现的其他不确定性。
除了电流传递功能的线性度和稳定性外,电流环路电路的发送器输出还必须提供较大的动态阻抗,以最大程度地减少环路电压(在发送端)对输出电流的影响。端子上允许的最大电压也很重要。越高越好,因为工业厂房中的电磁环境并不总是良性的。应同时最小化最小允许的发射器端子电压,该电压决定了给定线规的最大环路长度(或给定环路运行所需的最小导线横截面)。
图1所示的发送器电路提供非常高的输出阻抗(108到 109欧姆)和宽顺从范围(4V 至 90V)。下限由放大器的最小工作电压设定,上限由输出器件(n沟道耗尽MOSFET)在电流范围20mA高端允许的功耗设定。在20ms左右的短时间内,最大电压可高达200V。
图1.这种基本的环路供电、高顺从性、精密吸电流(或源极)(a)可以修改为用作4–20mA灌电流发送器(b)。
基本电路(图1a)配置为环路校准器。利用所示元件,它可以在0°C至85°C范围内以10位精度工作,再加上电阻R的不确定性。它只有两个端子,可以用作灌电流或源极校准器。
在图1b中,该电路经过修改,可用作具有0V至4V输出范围的开环电流传感器的接口。在这种情况下,传递函数的精度取决于基准(MAX6138)和接口网络中电阻的精度。由于参考等电位(地)由仪器和变送器共享,因此应注意不要在电路实现中产生接地环路。
MAX4236的输入特性(最大失调为20μV,失调温度漂移为2μV/°C)、高增益(110dB)以及输入端低至负供电轨的能力,使得所有其他元件的影响可以忽略不计。因此,为了获得更高的精度,必须使用采用机械或集成电路调节电位计的标准调整技术。
MAX4236能够在输入电压低至负供电轨的情况下工作,这对于电路精度至关重要,因为它允许放大器的工作电流被强制通过输出检流电阻,在电路控制下成为输出电流的一部分。
审核编辑:郭婷
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