电路功能与优势
图1所示电路是一种全功能、高压(最高44 V)、灵敏、可编程的模仿输出解决方案,它满意可编程逻辑操控器(PLC)和分布式操控体系(DCS)运用的大部分要求。
AD5662 是一款低功耗(0.75 mW @ 5 V)、轨到轨输出、16位nanoDAC®器材,AD5751 是一款工业电流/电压输出驱动器,二者的输入和输出电压规模以及基准电压要求彻底一致。
ADR444是一款低漂移(B级最大值为3 ppm/°C)、高初始精度(B级最大值为0.04%)、低噪声(典型值1.8 μV p-p,0.1 Hz至10 Hz)基准电压源,为AD5751和AD5662供给基准电压,保证电路具有超低噪声、高精度、低温漂特性。该电路供给一切典型的电流和电压输出规模、 16位分辨率且无失码、0.05%的线性度以及小于0.2%的总输出差错。
ADuM1301 和ADuM5401在微操控器与模仿信号链之间供给所需的悉数信号阻隔。ADuM5401 还供给5 V阻隔电源。该电路还具有一些支撑工业运用的重要特性,如片内输出毛病检测、用于避免分组过错(PEC)的CRC校验以及灵敏的上电选项等,十分合适构建鲁棒的工业操控体系。在大批量生产中,它无需外部精细电阻或校准程序就能坚持一致的功能,因而是PLC或DCS模块的抱负挑选。
图1. 针对单通道的根本模仿输出电路(原理示意图,未显现一切衔接和维护电路)
电路描绘
AD5751是一款单通道、低成本、精细电压/电流输出驱动器,规划用于满意工业进程操控运用的需求。AD5751的作业电压规模是10.8 V至55 V,电压输出能够高达44 V。电压输出规模能够编程为PLC和DCS运用的规范输出规模及20%超规模设置:0 V至5 V、0 V至10 V、0 V至6 V、0 V至12 V。此外还供给两种高压输出规模:0 V至40 V和0 V至44 V。
电流输出经过独自的引脚供给,能够编程为以下规范规模:4 mA至20 mA、0 mA至20 mA、0 mA至24 mA。此外还有2%超规模设置,供给3.92 mA至20.4 mA、0 mA至20.4 mA和0 mA至24.5 mA。假如需求,能够将电压和电流输出引脚连在一起,以便将终端体系装备为单通道输出。
AD5662是一款单通道、低成本、低功耗、轨到轨电压缓冲输出 nanoDAC 器材。在0.75 V至VDD电源电压的宽基准电压规模内,AD5662保证±1 LSB的DNL。在图1所示电路中,AD5751和AD5662选用ADR444供给的4.096 V公共基准源作业。整个体系都能获益于ADR444的超低噪声和低温漂特性。ADR44x系列基准源能够流出和流入电流,因而十分合适驱动基准电压或电源输入。AD5662还内置一个上电复位电路,保证DAC输出上电至中心电平或0 V并坚持该电平,直到履行一次有用的写操作停止。
ADuM1301是一款三通道数字阻隔器。ADuM5401是一款四通道数字阻隔器,集成isoPower®阻隔式DC/DC转换器。它们均根据 iCoupler® 技能,用来在信号链与体系微操控器之间完成阻隔,阻隔额定值为2.5 kV rms。ADuM5401为副边的一切电路供给5 V阻隔电源。
数字电源与模仿电源应别离,经过铁氧体磁珠衔接。各电源引脚经过并联的10 μF电容和0.1 nF陶瓷%&&&&&%进行去耦。更多信息请拜见CN0204规划支撑包 中的原理图。
用于PLC和DCS运用的器材所需的ESD维护和过压维护一般远高于形式上的引荐要求。AD5751的各引脚内置ESD维护二极管,能够避免瞬变危害器材。可是,工业操控环境或许会使I/O电路遭受高得多的瞬变。EVAL-CN0204-SDPZ电路板内置外部64 V/1500 W瞬变电压抑制器(TVS)、50 mA/30 V自恢复保险丝(PolySwitch)和肖特基功率二极管,以供给更高电压的ESD维护、50 mA过流维护和64 V过压维护。图1的原理示意图未显现可选的外部维护电路,但能够在CN0204规划支撑包的具体原理图(EVAL-CN0204-SDPZ-SCH pdf文件)中找到: www.analog.com/CN0204-DesignSupport
本电路有必要构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为完成最佳功能,有必要选用恰当的布局、接地和去耦技能(请参阅攻略MT-031——“完成数据转换器的接地并解开AGND和DGND的疑团” 以及 攻略MT-101——“去耦技能”)。
丈量
关于PLC、DCS和其它进程操控体系,积分非线性(INL)、微分非线性(DNL)和输出差错是最重要的功能指标。AD5751具有十分灵敏而且可装备的输出规模,能够满意运用需求。该电路的INL、DNL和输出差错丈量成果别离如图2、图3和图4所示。丈量条件为25°C、电压输出形式而且运用内部电流检测电阻。AD5751规模设置为0 V至5 V。一切其它规模的测验成果如表1所列。
表1所示测验成果是在25°C下运用EVAL-CN0204-SDPZ电路板和Agilent E3631A直流电源,运用Agilent 34401A数字万用表测得的。
留意,客户需求调整输出规模0 mA至20.4 mA和0 mA至24.5 mA,以便与0 mA至20 mA和0 mA至24 mA规模彻底匹配。0 mA至20.4 mA规模下的1.70% FSR输出差错包含增益差错,增益差错能够由客户经过校准消除。
图2. 0 V至5 V输出规模的INL
图3. 0 V至5 V输出规模的DNL
图4. 0 V至5 V输出规模的输出差错
常见改变
本电路显现了一系列驱动器和DAC产品的一种实施方案,能够从该系列挑选其它器材以完成所需的功能。12位到16位分辨率和0.1%精度是PLC和DCS运用的典型要求。针对不需求16位分辨率的运用,能够运用 AD5620 (12位)和 AD5640 (14位),它们还内置基准电压源。
AD5623R (12位)、 AD5643R (14位)和 AD5663R (16位)是双通道nanoDAC器材,AD5624R (12位)、AD5644R (14位)和AD5664R (16位)是四通道nanoDAC器材,均合适多通道运用。
AD5750-1 和 AD5750 均为双极性模仿输出驱动器,能够供给±10 V和±20 mA。