XTR115电流环电路原理及应用

XTR115电流环电路原理及应用放大器来完成信号的调理，但是工业现场为了解决上述问题并避开相关噪声的影响，通常用电流来传输信号，这是因为电流4～20mA4mA20mA4mA20mA电流环电路，根据转换原理的不同可划分成以下两种类型：一种是电压／电流转换器，亦称电流环发生器，它能将输入电压转换成4～20mA1B21，和XTR116器(典型产品为RCV420)，上述产品可满足不同用户的需要。电流环电路，根据器件位置的不同又可划分成以下两种类型：两线制和三线制。当4～20mA4～20mAXTR系列是美国BB(BURR-BROWN)公司生产的精密电流变送器，该公司现已并入美国TexasInstruments公司。该系列产品包括XTR101，XTR106和XTR1164～20mA合于变送器等典型工业测量应用之中。本文针对两线的XTR115电流环电路的工作原理和典型应用展开详细讨论，可为4～20mA电流环电路的使用提供有益参考。XTR115XTR115具有如下性能特点：XTR1152．5VXTR11540～200μA1004～20mA32mA35+5V为20x10-6XTR115围是-40～+85℃。专门设计了功率管接口，适配外部NPN型功率晶体管，它与内部输出晶体管并联后可降低芯片的功耗。XTR115XTR115XTR116SO-81XTR1163第一部分是电流环电路的核心部分，它是由内部的运算放器A1、电阻RIN、R1、R2、Rlim和外接晶体三极管T1组成。第二部分是电源调整电路，它提供传感器部分的外围电路工作电源和参考电压。第三部分是由电阻Ra、Rb、Rlim和晶体三极管TO组成保护电路，以防止输出电流过大或上电过程中的过冲脉冲损坏芯片。为了叙述方便，摘出电流环电路部分如图2所示。2VINVG运算放大器端的电流基本为零。可知：此时的I00～16mA，对应到I3160μA，可以根据这一电流和输入信号的电压幅度决定输入电阻RIN4～20mA4mA的偏置电流IB(这个偏置电流包括芯片的工作电流和传感器部分的工作电流Ip)，方法是在运算放大器的同相输入端通过一个电阻Rs接到参考电压上，再引入一路固定的电流Is。这路电流的最大值是Ismax=40μA。通过调节Rs，使得偏置电流IB=100Is+Ip=4。XTR115利用XTR115通常情况下，利用两线制设计方案时，均需要考虑以下几点：电路环中的接收器的数量，更多的接收器将要求变送器有较低的工作电压；变送器所必需的工作电压要有一定的余量；决定传感器的激励方法是电压还是电流。3是XTR115PT100RE1、RE2、RE32HD22mAINA128V的工作点上。放大器的输出通过电阻RIN流环变换电路XTR115INA128mARsRs=5／(3m100)=193kΩ。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=2．5V，而这时电流环的输出电流应IO=4mA+16／2mA=12mA。而信号变化产生的电流应该在IOSIGNAL=16mA／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=31．25kΩ100℃时电流环的输出电流应该是IO=20mA0℃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=25kx80μA=2．5mV。所以放大器的增益应该为G=2．5V／17．56mV=142．37RG=50k／(G-1)=353．68Ω0℃时，电桥平衡，放大器的输出电压为VP=VQ=2．5。电流环的输出电IO=12mA100VP=5IO=20mA-100℃时，放大器的输出电压为VP=0。电流环的输出电流IO=4mA。然而，运算放大器INA1285V0V+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100℃时的输出电压达到它的最大值Vomax=4。G=(4V-2．5V)／17．56mV=85倍RG=50k／(G-1)=595Ω。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=16．8mA-100℃时，放大器的输出电压为VP=1。电流环的输出电流IO=7．2。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>36V，