采用AD5662 DACADuM1401數(shù)字隔離器和外部放大器的16位全隔離4 mA至20 mA輸

1、采用AD5662 DAC、ADuM1401數(shù)字隔離器和外部放大器的16位全隔離4 mA至20 mA輸電路說(shuō)明采用AD5662 DAC、ADuM1401數(shù)字隔離器和外部放大器的16位全隔離4 mA至20 mA輸出模塊  (CN0064) 電路類型:  DAC輸出優(yōu)化目標(biāo):  高分辨率, 隔離應(yīng)用:  工業(yè)與儀器儀表, 儀器儀表, 過(guò)程控制電路功能與優(yōu)勢(shì)本電路提供一種完整的工業(yè)控制輸出模塊解決方案。該設(shè)計(jì)適合需要提供4 mA至20 mA電流輸出范圍的過(guò)程控制可編程邏輯控制器(PLC)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)模塊和發(fā)射器。AD5662 nanoDAC? 是一

2、款5 V、16位DAC，采用SOT-23封裝。ADuM1401四通道數(shù)字隔離器則提供微控制器與DAC之間所需的全部信號(hào)隔離。本電路還含有標(biāo)準(zhǔn)外部保護(hù)功能，且經(jīng)過(guò)測(cè)試和驗(yàn)證，完全符合IEC 61000標(biāo)準(zhǔn)。采用AD5662 DAC、ADuM1401數(shù)字隔離器和外部放大器的16位全隔離4 mA至20 mA輸出模塊 (CN0064) 圖1. 16位隔離式4 mA至20 mA工業(yè)控制輸出模塊（原理示意圖） Code for Image Enlargement with Lightbox End ->圖1. 16位隔離式4 mA至20 mA工業(yè)控制輸出模塊（原理示意圖）電路描述對(duì)于工業(yè)控

3、制模塊，模擬輸出電流范圍通常為4 mA至20 mA或0 mA至20 mA。AD5662提供0 V至5 V輸出，可設(shè)置流過(guò)檢測(cè)電阻RS的電流，因而也決定流過(guò)R1的電流。利用運(yùn)算放大器AD822 的第二半節(jié)，該電流鏡像(10×)到R2。選擇AD822放大器是因?yàn)槠淠芤愿咝阅?、高電壓工作。該電流鏡的第一級(jí)需要以0 V輸入工作，確保當(dāng)DAC以零電平輸出工作時(shí)無(wú)死區(qū)。這就要求AD822的負(fù)電源電壓至少為?1 V，使得AD822的第一級(jí)輸出具有充足的裕量。第二級(jí)的兩個(gè)二極管與正電源串聯(lián)，用來(lái)確保第二級(jí)的輸出電壓不會(huì)到達(dá)AD822的正供電軌，后者可以高達(dá)35 V。FET的輸出同樣受到一個(gè)串聯(lián)二極管

4、的保護(hù)。請(qǐng)注意，該串聯(lián)二極管會(huì)增加電路的功耗，這在一些應(yīng)用中可能會(huì)成為問(wèn)題。ADR02 的溫度漂移最大值為9 ppm/°C。它的輸入電壓范圍最高達(dá)36 V，因此也經(jīng)常用于工業(yè)應(yīng)用。ADuM1401是一款采用ADI公司iCoupler?技術(shù)的四通道數(shù)字隔離器。它可用來(lái)在AD5662與系統(tǒng)微控制器之間實(shí)現(xiàn)隔離，隔離額定值為2.5 kV（均方根值）?？梢杂萌龡l線，(SYNC, SCLK, and DIN)將標(biāo)準(zhǔn)SPI接口與AD5662相連。采用AD5662 DAC、ADuM1401數(shù)字隔離器和外部放大器的16位全隔離4 mA至20 mA輸出模塊 (CN0064) 圖2. INL精

5、度曲線（24 mA滿量程輸出范圍） Code for Image Enlargement with Lightbox End ->圖2. INL精度曲線（24 mA滿量程輸出范圍）圖2所示為AD5662采用外部基準(zhǔn)電壓源ADR02時(shí)，電路輸出到RL中的電流輸出誤差曲線（積分非線性）。結(jié)果顯示了FSR（滿量程范圍）與輸入碼的函數(shù)關(guān)系。本電路選擇ADR02為基準(zhǔn)電壓源。本設(shè)計(jì)還含有外部保護(hù)功能（如標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)二極管和TVS器件等），且成功通過(guò)測(cè)試，符合IEC 61000標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。關(guān)于外部保護(hù)技術(shù)的詳細(xì)討論，請(qǐng)參考 Colm Slattery、Derrick Hartmann和Li Ke合

6、作撰寫的“PLC評(píng)估板簡(jiǎn)化工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”一文（模擬對(duì)話，43-04，2009年4月）。.cellclass text-align:center;vertical-align:middle;表1. 符合IEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目描述結(jié)果EN & IEC 61000-4-2靜電放電(ESD)，±4 kV VCD最大偏差：0.32（CH3. Class B）靜電放電(ESD)，±8 kV HCD最大偏差：0.28（CH3. Class B）EN & IEC 61000-4-3輻射抗擾度80 MHz 至 1 GHz（10 V/m），垂直天線極化最大偏差：0.09（C

7、H1），0.30（CH3. Class B）輻射抗擾度80 MHz 至 1 GHz（10 V/m），水平天線極化最大偏差：0.04（CH1），0.22（CH3. Class B）輻射抗擾度1.4 GHz 至 2 GHz（3 V/m），垂直天線極化最大偏差：0.01（CH1），-0.09（CH3. Class B）輻射抗擾度1.4 GHz 至 2 GHz（3 V/m），水平天線極化最大偏差：0.01（CH1），0.09（CH3. Class B）EN & IEC 61000-4-4電快速瞬變(EFT) ±2 kV電源端口最大偏差：0.12（CH3. Class B）電快速瞬變(EFT) ±1 kV信號(hào)端口最大偏差：0.02（CH3. Class A）EN & IEC 61000-4-5電源線突波，±0.5 kV未發(fā)生電路板或器件損壞情況，符合Class B要求EN & IEC 61000-4-6對(duì)電源線執(zhí)行抗擾度測(cè)試，10 V/m、5分鐘最大偏差：0.09（CH3. Class B）對(duì)I/O電纜執(zhí)行抗擾度測(cè)試，10 V/