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集电压/电流变换器XTR110及其应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  XTR110是美国Burr-Brown公司推出的精密电压/电流变换器,它是专为模拟信号传输所设计的。可用于将0~5V或0~10V的输入电压转换成4~20mA0~20mA,5~25mA或其他常用范围的输出电流。此外,其内部精确的+10V参考电压可也用于驱动外部电路。
  
  该芯片由精密电阻网络模块、电压/电流变换模块、电流/电流变换模块和精密+10V电压基准模块组成。由于它利用电流进行传输,所以能有效克服在长线传送过程中环境干扰对测试的影响,从而使其性能大大提高。
  
  XTR110应用范围极广,可用于任何需要信号处理的场合,尤其是在信号小、环境差的测试环境(如工业过程控制、压力、温度、应变测重、数据采集系统和微控制器应用系统中的输入通道等)下更为适合。
  
  1引脚功能
  
  XTR110的引脚排列如图1所示。
  
  2性能参数
  
  XTR110的主要性能特点如下:
  
  ●采用标准4~20mA电流传输;
  
  ●输入/输出范围可选择;
  
  ●最大非线性误差为0.005%;
  
  ●带有精确的+10V参考电压输出;
  
  ●采用独立电源工作模式,且电压范围很宽(13.5V~40V);
  
  ●引脚可编程。
  
  图2
  
  3典型应用电路
  
  图2是0~10V输入对应于4~20mA输出时XTR110的功能框图和典型外部连接电路。对于其它输入电压与输出电流范围使用时可根据具体情况改变管脚3、4、5、9、10的连接方式。
  
  XTR110的输出电流可用下式表示:
  
  IO=10(VREFIN/16+VIN1/4+VIN2/2)/RSPAN
  
  图2中,RSPAN实际上就是内部50Ω电阻R9。为了获得不同的输出电流范围,也可连接相应的外部RSPAN。而外部晶体管QEXT则用于传导输出信号电流。推荐使用P沟道MOS晶体管。它的电压标称值必须大于或等于最大电源电压,如果电源电压+Vcc超过了它的栅极击穿电压,QEXT的漏极将被击穿而失去作用。
  
  如果内部运算放大器A1(图2中偏左下的运算放大器)的非倒置输入低于地(0V)电压0.5V以上,该运算放大器就可能损坏。这种情况一般出现在XTR110的管脚3、4或5被一个异常情况下的反向摆动运算放大器所驱动时。必要的话,可以在反向输入和地之间连接一个钳位二极管来对电压进行钳位。
  
  参考电压在管脚12处应精确校准。为保持精度,包括管脚3在内的任何负载都应与此点相连。
  
  如图3所示,也可以使用分压器R1来调整偏置电流。但首先应将输入电压置零,然后调整R1使输出电流为4mA。对于输出电流范围起始值为0mA的情况,可用以下特定步骤来进行调节:即将输入电压调整到一个很小的非零值,然后调整R1以获得所需的输出电流。这样,当输入为零时,输出也将为零。
  
  利用图3中的分压器R2可在输出电流满刻度时进行幅度调节。这一调整与偏置电流调整是相互作用的。对于该电路,可将输入电压置于+10V满刻度,然后调整R2到20mA满刻度输出。用于幅度调整的R2、R3与R4的值应根据如下原则选取:选择R4使幅度可以连续小幅递减,然后选择R2和R3使幅度上升,从而使幅度相对于中心值可调。
  
  
  
  
  
  
  

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