图1所示电路将AD5755-1 （四通道电压和电流输出DAC，带动态功率操控）和 AD5700-1 HART调制解调器结合了起来，成果打造出一种彻底阻隔式多路复用HART®1模仿输出解决计划。电源既可由板载变压器阻隔电路供给（±13 V和+5.2 V输出，依负载电流而定），也可由衔接到端子板的外部电源供给。该电路合适可编程逻辑操控器（PLC）和分布式操控体系（DCS）模块，这些模块要求多个HART兼容型4 mA至20 mA电流输出及单极性或双极性电压输出。一起还包括外部瞬变维护电路，这对恶劣工业环境中的运用极其重要。
AD5755-1 DAC可经过软件装备，答运用户轻松编程输出规模及用于动态电源操控所需求的DC-DC转化器设置。经过该DAC可以拜访一切内部操控寄存器，包括压摆率操控寄存器，该寄存器对选用HART通讯协议的运用至关重要。
AD5700-1是业界功耗最低、尺度最小的HART兼容型IC调制解调器。它充任一款HART频移键控（FSK）半双工调制解调器，集成一切必要的信号检测、调制、解谐和信号发生功用。内置一个精度为0.5%的内部振荡器，然后下降了电路板空间要求和本钱。AD5700-1选用规范的UART接口。
数字阻隔以依据ADI公司iCoupler®技能的四通道和双通道ADuM3481/ADuM3210 数字阻隔器元件完成。iCoupler技能的运用下降了依据光阻隔器的解决计划通中额定外部元件的需求。外部变压器用于将功率传输到阻隔栅的另一端。
ADG759 在四个模仿输出通道上供给了多路复用功用，由此可完成HART通讯。它依据2位二进制地址线A0和A1所确认的地址，将4路差分输入之一切换至公共差分输出。禁用时，一切通道均关断。供给旁路链路，以便能灵敏地绕开多路复用器。
1、 HART是HART通讯基金会的注册商标。
图1.CN0328顶层框图
图2.集成变压器阻隔电源解决计划的4通道多路复用HART模仿输出电路（简化原理图：未显现一切衔接和去耦）
电路描绘
关于工业操控模块，规范模仿输出电压和电流规模包括±5 V、±10 V、0 V至+5 V、0 V至+10 V、+4 mA至+20 mA和0 mA至+20 mA。电压输出规模还供给20%的超规模特性。AD5755-1支撑一切这些规模，是一种高精度、全集成、低本钱的单芯片解决计划。每个DAC通道都有一个增益（M）寄存器和一个失调（C）寄存器，用于消除整个信号链的增益和失调差错。
电流输出和电压输出经过独立引脚供给，任何时候仅一个输出处于有用状况，因而答应将两个输出引脚连在一起并接到单个引脚上。当使能电流输出时，电压输出处于三态形式；当使能电压输出时，电流输出为三态形式。模仿输出受短路和开路维护。
AD5755-1支撑内部或外部精细电流设置电阻用于电压-电流转化电路，如图3所示。输出电流值在全温度规模内的稳定性取决于RSET值的稳定性。作为进步输出电流在整个温度规模内的稳定性的一种办法，可将一个外部15 kΩ低漂移电阻衔接到AD5755-1的RSET_X引脚，以代替内部电阻。外部电阻经过DAC操控寄存器进行挑选。高精度丈量经过两种选项进行评价，详见“电路评价与测验”部分。
图3.电压-电流转化电路
精细基准电压源的挑选
AD5755-1有一个片内10 ppm/°C（最大值）基准电压源。为了进步在整个温度规模内的功用，该规划选用一个 ADR02 基准电压源，其最大漂移为3 ppm/°C（B级，SOIC封装）。基准输入端的电压用于为DAC内核供给经缓冲的基准电压。因而，任何基准电压差错都会反应到的输出端。
ADR02是一款5 V精细基准电压源，答应高达36 V的输入电压。其最大精度差错为0.06%，最大温度漂移为3 ppm/°C（B级，SOIC封装）。该漂移在工业温度规模内会奉献大约0.02%差错。其长时间漂移为50 ppm（典型值），0.1 Hz至10 Hz噪声目标为10 µV p-p（典型值）。
动态功率操控
AD5755-1集成依据DC-DC升压转化器电路的动态电源操控功用，在电流输出形式下可下降功耗。大都PLC电流输出电路都选用一个固定电压源，以满意整个负载电阻值规模内的依从输出电压要求。例如，在驱动20 mA时，一个负载为750 Ω的4 mA至20 mA环路就要求依从电压不低于15 V。但在将20 mA驱动至50 Ω负载时，则只需求1 V的依从电压。假如在驱动50 Ω负载时，15 V的依从电压坚持不变，则会糟蹋20 mA × 14 V = 280 mW的功率。
AD5755-1电路经过检测输出电压，调理依从电压，不管负载电阻有多大，只答应少数的裕量电压，由此消除了这种功率丢失。AD5755-1最多可以将24 mA驱动至1 kΩ的负载。
DC-DC转化器作业原理
AD5755-1内置4个独立的DC-DC转化器，用于为各个通道的VBOOST_X电源电压供给动态操控（拜见图3）。图4所示为DC-DC电路所需求的分立元件
图4. DC-DC电路
主张在 CDCDC 之后放置一个10 Ω、100 nF低通RC滤波器。尽管该器材会耗费少数电能，但会削减 VBOOST_X 电源上的纹波。
DC-DC转化器选用一种恒频、峰值电流形式操控计划，以将4.5 V至5.5 V的 AVCC 输入升压，然后驱动AD5755-1输出通道。这些器材规划用于作业在断续导通形式（DCM），占空比小于90%（典型值）。
启用通道电流输出时，转化器将 VBOOST_X 电源调理至7.4 V （±5%） 或 （IOUT_X × RLOAD +裕量）（取较大值）。在电流输出形式下，若输出被禁用，转化器将把 VBOOST_X 电源调理至7.4 V （±5%）。在电压输出形式下，若输出被禁用，转化器将把 VBOOST_X 电源调理至+15 V （±5%）。有关DC-DC转化器作业情况的概况，请拜见AD5755-1数据手册。
HART耦合
AD5755-1有四个CHART引脚，别离对应于四个输出通道。HART信号可以耦合至这些引脚，并出现在对应的电流输出端（假如该输出已使能）。表1给出了CHART引脚上的HART信号的引荐输入电压。假如运用这些电压，电流 输出应契合HART起伏要求。图5所示为将HART信号衰减和耦合至AD5755-1HART输入的引荐电路。
表1. CHART输入电压和HART输出电流RSETCHART 输入电压电流输出（HART）
内部 RSET150 mV p-p1 mA p-p
外部 RSET170 mV p-p1 mA p-p
图5.耦合HART信号
为了保证1.2 kHz和2.2 kHz HART频率不会在输出端大幅衰减，C1 + C2有必要到达某一最小值。引荐值为：C1 = 22 nF，C2 = 47 nF。为了到达HART的模仿改变速率要求，有必要以数字方法操控输出的压摆率。
数字压摆率操控
AD5755-1的压摆率操控特性答运用户操控输出值的改变速率。该特性在电流和电压输出通道上均可用。经过禁用压摆率操控特性，输出值以受输出驱动电路和所连负载约束的速率改变。经过压摆率操控寄存器的SREN位使能压摆率特性后，输出以压摆率操控寄存器可以拜访的SR_CLOCK和SR_STEP两个参数所界说的速率，在两个电平值之间摇摆。
在以下等式中，压摆率为步长、更新时钟频率和LSB巨细的函数。
其间：Slew Time用秒表明。
Output Change 表明为A（针对 IOUT_X）或 V（针对VOUT_X）。
详见AD5755-1数据手册。
瞬态电压维护
AD5755-1内置ESD维护二极管，可避免器材在一般作业条件下受损。可是，工业操控环境或许会使I/O电路遭受高得多的电压瞬变。为了避免AD5755-1遭到过高的电压瞬变，需求把一个24 V瞬变电压抑制器（TVS）置于 IOUT/VOUT 衔接上，如图6所示。为供给进一步维护，IOUT_X/VOUT_X 引脚与 VBOOST_x 和 AVSS 电源引脚之间衔接有钳位二极管。别的还运用一个5 kΩ限流电阻，它与+VSENSE_X 输入端串联，用以将瞬变事情期间的电流约束在合理规模内。这种情况下，输入端具有更高的瞬态电压维护功用，因而即使是在要求最严苛的工业环境中，也无需额定的维护电路。AD5700 HART调制解调器主张选用包括150 kΩ电阻的外部带通滤波器，这样可以将电流约束在足够低的水平，以满意内涵安全要求。
图6.输出瞬变电压维护
输入电源维护
经过一个2线或3线接口，把一个24 V DC稳压电流衔接到电路板。该电源有必要采纳毛病和电磁搅扰（EMI）维护措施，如图7所示。
图7.输入电源瞬变电压维护
VR1、VR2、VR3和VR4为压敏电阻，F1为正温度系数电阻。该电路保证评价体系可以接受电源端口或许发生的任何搅扰。详见PLC评价板简化工业进程操控体系的规划，《模仿对话》43-04，2009年4月。
24 V输入电源驱动 ADP1621 PWM升压操控器。该操控器驱动3抽头变压器，后者供给阻隔功用并发生AVDD （+15 V）、AVSS （−15 V）和AVCC （+5 V）。经过PS2801-1光耦合器供给反应。
ADP1621电源输入电压规模为2.9 V至5.5 V，在运用小信号NPN调整管或单个电阻时，也可支撑更高的输入电压。开关频率由外部电阻设置，规模为100 kHz至1.5 MHz。
各种负载条件下的AVDD、AVS S和AVCC供电轨电压如表2所示。
表2.变压器阻隔式供电轨电压设置AVDD （V）AVSS （V）AVCC （V）
电源电路无负载（移除LK2至LK5）+14.7-15.3+5.2
刺进LK2至LK5；AD5755-1输出禁用+12.5-12.6+5.2
刺进LK2至LK5；AD5755-1为IOUT 形式；4个通道上的电流为4 mA（500 Ω负载）+12.7-12.8+5.2
刺进LK2至LK5；AD5755-1为IOUT 形式；4个通道上的电流为24 mA（1 kΩ负载）+14-15.2+5.2
刺进LK2至LK5；AD5755-1 为VOUT 形式；4个通道上的电压为10 V（1.2 kΩ负载）+13-13+5.2
假如不运用阻隔式开关电源电路，J5和J11端子板供给了一种代替计划。假如运用这些端子板，则要移除LK2至LK4。
数字阻隔
ADuM3481 和 ADuM3482 为3.75 kV四通道数字阻隔器，选用小型20引脚SSOP封装（7.2 mm × 7.8 mm）。阻隔器内核作业电压规模为3.0 V至5.5 V，而I/O电源规模为1.8 V至5.5 V。这些器材可用于直接与1.8 V逻辑器材接口。该规划中的ADuM3481用于为AD5755-1阻隔SPI信号，而ADuM3482则用于为AD5700-1HART调制解调器阻隔UART信号。双通道ADuM3210用于阻隔ADG759 四通道多路复用器的地址线。
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