灵活的输出范围编程功能
为了处理所需的各种电压和电流,AD5755的各通道都可提供许多可编程范围,包括:4 mA至20 mA、0 mA至24 mA、0 mA至20 mA、0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V、±10 V和±12 V。用户也可以对各通道的各种范围的增益和失调进行数字化编程。这些增益和失调寄存器具有16位分辨率。例如,为了设置0V至10.5V输出范围(如图8所示),首先选择0V至12V范围,然后编程设置增益码,将范围调整到10.5 V。完成增益调整后,输出范围即为0V至10.5V,并具有16位分辨率。失调的编程设置方式与此相似。
图8.任意范围缩放
通过4mA至20mA电流环路传输附加信息
纯4mA至20mA电流环路的缺点是只能单向传输单个过程变量,这对于现代工业控制系统是个限制。可寻址远程传感器高速通道(HART)标准的发展为4mA至20mA通信线路开启了新的可能。
HART提供数字双向通信机制,兼容4mA至20mA电流环路。在4mA至20mA模拟电流信号之上叠加一个1mA峰峰值频移键控(FSK)信号。基于BELL 202通信标准,所用的两个频率为1200 Hz(逻辑1)和2200 Hz(逻辑0),如图9所示。
图9. 叠加于不断增大的环路电流之上的HART信号
AD5755可以配置为仅利用两个外部器件来传输HART信号。HART调制解调器的输出经过衰减后,交流耦合至AD5755的CHART引脚;这导致调制解调器输出在4mA至20mA模拟电流上进行调制,而不会影响该电流的“直流”电平。图10中的电路显示AD5755如何与HART调制解调器接口以实现这种双向通信形式。
图10. AD5755用于HART通信
HART规范要求模拟电流的最大变化速率不得干扰HART通信。很显然,电流输出的步进变化可能会中断HART信号传输。幸运的是,AD5755提供可控制的压摆率,启用该功能后,用户可以通过数字方式限制电流输出的压摆率。
AD5755完整解决方案
图11显示采用AD5755的典型设置。(图中显示了一个HART调制解调器通道,但有四路HART输入可用,每个通道一路输入。)当使能动态电源控制特性时,每个通道需要四个外部器件:一个饱和电流约为1A的电感、一个开关二极管和两个具有低等效串联电阻(ESR)的电容。利用极少的外部器件,AD5755提供一款集成的单芯片、高性能系统解决方案。总非调整误差(TUE)典型值为0.01%,其中包括25°C时的所有增益和失调误差。