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什么? ! 4mA至20mA电流环路的误差是否小于0.2%? !

我当然想分享一篇好文章〜如果您喜欢这篇文章,请联系后台添加白名单,欢迎转载〜据说4mA至20mA的电流回路会消失吗?但是,该模拟接口仍然是将电流环路电源连接到检测电路的最常用方法。该接口需要将电压信号(通常为1V至5V)转换为4mA至20mA的输出。严格的精度要求决定必须使用昂贵的高精度电阻器或微调电位器来校准精度较差的设备的初始误差并达到设计目标。在当今的自动化测试设备主导和表面贴装生产环境中,这两种技术都不是最佳方法。在表面贴装封装中很难获得精密电阻,并且需要人工干预来微调电位计,并且该要求与生产环境不兼容。 ADI LT5400四匹配电阻器网络有助于解决上述问题。该产品使用简单的电路,无需微调,但总误差小于0.2%(如下所示)。 & nbsp;精确匹配的电阻可提供准确的电压至电流转换。该电路使用两级放大器,并利用LT5400的独特匹配特性。接下来,我们将详细分析这些两级放大器。 01第一级将典型值为1V至5V的输出(通常来自DAC)添加到运算放大器IC1 A的同相输入。此电压精确地设置通过FET Q2通过R1到VIN / R1的电流。相同的电流通过R2下拉,因此R2底部的电压是24 V环路电源电压减去输入电压。电路的这一部分有三个主要的误差源:R1和R2的匹配,IC1A的失调电压以及Q2的泄漏电流。 R1和R2的确切值并不重要,但它们必须彼此完全匹配。 LT5400A等级版本实现了此目标,其误差为±0.01%。 LT1490A在0°C至70°C之间的失调电压小于700V。当输入电压为1V时,该电压的误差为0.07%。 NDS7002A的泄漏电流为10nA,尽管其值通常小得多。该泄漏电流表示0.001%的误差。 02第二级通过拉动流过Q1的电流来保持R3上的电压等于R2上的电压。由于R2上的电压等于输入电压,因此流经Q1的电流恰好等于输入电压除以R3。通过与R3并联连接一个精密的250Ω分流电阻,电流将精确地跟踪输入电压。此阶段的误差源是:R3的值,IC1 R的偏移电压和Q1的泄漏电流。电阻R3直接设置输出电流,因此其值对于电路的精度至关重要。该电路使用常用的250Ω并联电阻器来完成电流环路。图中Riedon SF-2设备的初始精度为0.1%,并且温度漂移非常低。与第一阶段相似,失调电压产生的误差不超过0.07%。 Q1的泄漏电流小于100nA,产生的最大误差为0.0025%。如果不进行任何微调,总输出误差将优于0.2%。电流检测电阻器R3是主要的误差源。如果使用更高质量的设备(例如Vishay PLT系列设备),则可以实现0.1%的精度。在使用过程中,电流环路输出会承受相当大的压力。输出与24V环路电源和地之间的二极管D1和D2有助于保护Q1; R6提供了一些隔离。通过增加R6的值并在输出端牺牲一些合格的电压,可以实现更高的隔离度。如果最大输出电压要求小于10V,则可以将R6的值增加到100Ω,以为输出应力提供更高的隔离度。如果设计需要增强的保护,则可以在输出端增加一个瞬态电压抑制器。当然,这样做会由于漏电流而导致输出精度的一定损失。该设计方案仅使用LT5400封装中四个匹配电阻中的两个。您还可以将其他两个电阻器用于其他电路功能(例如精密逆变器)或另一个4mA至20mA的转换器。此外,可以将其他电阻与R1和R2并联引入。这种方法可以将电阻器产生的统计误差减小2的平方根。LT5400出色的匹配性能A级:0.01%匹配精度B级:0.025%匹配精度0.2ppm /ºC匹配温度漂移±75V工作电压(±80V绝对最大值)8ppm /ºC绝对电阻值温度漂移长期稳定性:& Lt; 2ppm(2000小时)–55ºC至150ºC工作温度范围8针M