微型调频发射机电路 如图为微型调频发射机电路。用一个晶体管和一些无源元件，变送器提供信号可达50米。晶体管Q1作为调制器以及振荡器。 ...
电路描述 - 集成电压/电流驱动的灵活4~20mA环路供电压力传感器变送器
接线图
2023年09月27日 21:09 175
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电路描述
该设计提供完整的4 mA至20 mA变送器压力传感器检测解决方案，整个电路由环路供电。有三个重要的电路级：传感器激励驱动、传感器输出放大器和电压-电流转换器。
电路所需总电流为1.82 mA（最大值），如表1所示。因此，可在不超过4 mA最大可用环路电流的情况下使用电桥驱动电流高达2 mA的压力传感器。
传感器激励驱动
需使用电压驱动或电流驱动，具体取决于所选压力传感器。该电路使用一半的ADA4091-2（U2A），并通过开关S1选择不同配置，支持两种选项之一。开关S1提供其中一种驱动选择。
激励：电压驱动配置
图2显示S1的电压驱动配置，S1位于PCB上标有VOLTAGE DRIVE处（完整电路布局和原理图参见CN0289设计支持包：http://www.analog.com/CN0289-DesignSupport）。
图2. 传感器电压驱动配置（RBRIDGE=5kΩ、VDRIVE=10V
电压驱动电路通常配置为10 V电桥驱动电压。在该模式下，允许的最小电桥电阻为：
对于低于5 kΩ的电桥电阻而言，可通过移除R6并使用缓冲器配置，将驱动电压降低至5 V。
通过下式选择合适的R6，便可获得驱动电压的其他值：
其中：
请注意，环路电压VLOOP应至少比电桥驱动电压高0.2 V，以便让U2A具有足够的裕量。
激励：电流驱动配置
通过将S1移动至PCB上标有CURRENT DRIVE的位置，便可将电路切换至图3所示的电流驱动配置。
图3. 传感器电流驱动配置（RBRIDGE = 3 kΩ）
在电流驱动模式中，必须保留最大允许的2 mA电桥驱动电流。电路配置为R4 = 2.49 kΩ且IDRIVE = 2 mA。使用下式选择 R4值，可获得较低的 IDRIVE值：
通过下式可计算驱动电压VDRIVE：
U2A电源需要0.2 V裕量，因此：
在图3中，RBRIDGE = 3 kΩ、IDRIVE = 2 mA、 VDRIVE = 11 V、VLOOP ≥ 11.2 V。
该电路选择运算放大器ADA4091-2，因为它具有低功耗（每个放大器250 μA）、低失调电压（250 μV）以及轨到轨输入输出特性。
电桥输出仪表放大器以及增益和失调电阻选择
电桥输出采用带宽为39.6 kHz的共模滤波器（4.02 kΩ、1 nF） 以及带宽为2 kHz的差模滤波器（8.04 kΩ、10 nF）滤波。
AD8226是理想的仪表放大器选择，因为它具有低增益误差 （0.1%，B级）、低失调（G = 50时58μV，B级；G = 50时112μV， A级）、出色的增益非线性度（75 ppm = 0.0075%）以及轨到轨输出特性。
AD8226仪表放大器以系数50 V至5 V放大100 mV FS信号，增益设置电阻R3 = 1.008 kΩ。增益G和R3的关系如下：
其中G = 50，R3 = 1008 Ω。
输出零值环路电流ILO = 4 mA：
由于R10与R8之比为100:1
合并最后两式可得：
ILO= 4 mA时，AD8226输出为0 V；失调电阻R12可计算如下：
若VOUT= 5.00 V，则输出环路电流ILH = 20 mA， 因此：
流经R12的电流为：
流经R9的电流为：
R9值可通过下式计算：
实际使用时，R3、R12和R9的计算值将不作为标准值提供，因此电路所用的实际值将产生固定误差。这些误差可通过下式计算。
电阻R3、R9和R12产生的增益、失调和总误差测量值，以 %FSR表示（其中，FSR = 16 mA）：
零电平输出（4 mA）时的总误差不受增益误差影响。
而满量程输出（20 mA）时的总误差可计算如下：
满量程误差 = 增益误差 + 失调误差
实际电路中，必须选择最接近EIA标准的0.1%电阻，因此可得前文所述的固定增益和失调误差。可使用两个0.1%电阻组合，以便更接近计算值。例如，下列0.1%电阻的串联组合非常接近计算值：
R3 = 1 kΩ + 8.06 Ω = 1008.06 Ω （计算值 = 1008 Ω）
R9 = 30.9 kΩ + 655 Ω = 31.555k Ω （计算值 = 31.56 kΩ）
R12 = 124 kΩ + 2.26 kΩ = 126.26 Ω （计算值 = 126.25 Ω）
这些组合的误差计算如下：
失调误差 = −0.008% FSR
增益误差 = +0.010% FSR
满量程误差 =
然而在某些情况下，电阻供应商甚至连标准0.1%电阻值都无法提供，因此需进行替换。
例如，EVAL-CN0289-EB1Z 评估板提供的电阻值如下：
R3 = 1000 Ω（计算值 = 1008 Ω）
R9 = 31.6 kΩ（计算值 = 31.56 kΩ）
R12 = 124 kΩ（计算值 = 126.25 kΩ）
根据评估板提供的数值，电阻值引起的误差可计算如下：
失调误差 = +0.45% FSR
增益误差 = +0.66% FSR
满量程误差 = +1.11% FSR
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