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[参考译文] XTR116:绝对需要哪些附加组件&任何项目建议:)

Guru**** 2388460 points
Other Parts Discussed in Thread: XTR116, XTR115, XTR111
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1033874/xtr116-what-additional-components-are-absolutely-necessary-any-project-advice

器件型号:XTR116
主题中讨论的其他器件: XTR115XTR111

您好!

我在未正确阅读数据表的情况下犯了订购 XTR116的愚蠢错误、现在我没有我绝对需要的外部晶体管。

我很难理解 Vref 和 Iin 之间的电阻器的作用、也无法理解是否需要任何其他组件。

我正在研究的项目使用 Arduino 通过 SPI 将正弦波值发送到 DAC (MCP4921)、然后输出1V-5V 的值。

我想使用它来生成4-20mA 电流环路。

我知道我可以使用运算放大器和电阻器来实现这一点、但我已经完成了、现在想尝试 XTR116。  

我觉得 DAC 在这个新电路中是不必要的、但我不是100%、所以我很感激任何建议。

谢谢!  

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    您好、Wasp、

    XTR116的内部运算放大器 A1始终在其内部反馈环路的帮助下将"IIN"输入(引脚2)保持在与"IRET"端子(引脚3)相同的电位。 引脚2实际上是位于"虚拟 IRET"上的电流输入。

    Kai

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    顺便说一下、您希望如何为微控制器和 DAC 供电? 由 XTR116还是外部电源供电? 在第一种情况下、可以从 XTR116的 Vreg 引脚汲取的电流被限制在大约2.5mA。 在第二种情况下、您需要在外部提供的电路和由 XTR116供电的电路之间实现电隔离。

    Kai

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    您好、Wasp、

    我强烈建议查看我们自己的 Katlynne Jones 提供的常见问题解答(单击"我")、其中包含大量有用的链接、可以阐明4-20mA 变送器的工作原理。 我特别推荐高精度实验室视频系列、从这里开始(单击"我")。 我知道、我个人很难理解此类系统上的"浮动"接地如何工作以及这些电路的其他细微差别、并且发现该系列非常有用。

    Vref 和 Iin 之间的电阻器用于提供偏移。 正如 Kai 提到的、由于内部放大器反馈、Iin ~= IRET。 因此、Vref 和 Iin 之间的电阻器基本上是一个并联偏移电流、除了来自 Vin 的电流之外、它还能发挥作用。 发送器的 Iout 为100*Iin = 100 * Vin/Rin,因此如果您有这样的偏移,那么 Iout 为100*in = 100*(Vin/Rin + Vref/Roffset)。 通常、这用于建立4mA 偏移、从而允许为 XTR116本身以及由 Vreg 和 Vref 供电的任何下游电路或传感器提供4mA 的预算。 就所需的其他元件而言、这取决于您所担心的情况(通常采用 TVS 二极管来提供 ESD 保护、并采用串联二极管或二极管电桥来防止意外地将 Vloop 和 IRET 向后连接)、 但至少应在 Iout 和 V+之间放置一个10nF 去耦电容、如数据表的图1所示。

    我附加了一个 XTR115/116的行为 TINA 模型、该模型显示了 XTR 的一般工作原理、使其易于使用不同的组件值并查看其影响。 它的功能并不完美、也不涵盖器件的所有限制和特性、但它是一个很好的起点。 请注意、正如 Kai 说的、XTR 只能从其 Vreg 引脚提供大约2.5mA 的电流(否则 Iout 不能再下降到4mA、但会在更高的电流时"卡住"、例如、如果您尝试从 Vreg 中汲取3.5mA 电流、则为5mA)、 这是一个模型中未反映的东西的示例。

    e2e.ti.com/.../3872.4_2D00_20mA-Loop-Analyzer.TSC

    我不确定您的电路是如何与 DAC/Arduino 配合使用的、您能否共享系统方框图或类似内容? 另外请记住、XTR116需要一个相当高的电压环路电源(请查看视频系列中讨论"合规电压"的部分以了解具体细节)、并且您需要非常小心地接地 (IRET 不应连接到固定的外部 GND 电压、它需要悬空)。 在使用 XTR 进行设计时、需要考虑很多因素、最好放慢速度、而不是直截了当地冒不小心炸薯条的风险!

    谢谢、

    Jon

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    大家好、感谢大家的评论和建议。 这里是我的方框图。 我发现您对关断设置 电阻器的两个解释都非常有用。 我 仍然不确定我 是否理解浮动接地的概念、我 将查看您链接的视频系列。 如果您有任何建议、那就更好了。

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    您好、Wasp、

    您想要使用的 DAC 看起来会由 XTR116的 Vreg 精细供电、但您将无法通过24V 回路电源为 Uno 供电、并以所示的方式将其接地。 它归结为"虚拟"或"浮动接地"原则。

    基本而言、IRET 不能连接到固定的接地电压。 请记住、发送器电流信号等于负载电阻器上的电压(高于250欧姆)除以该电阻。 因此、流出器件的电流将决定 Iout 引脚的电压、因此必须自然允许该引脚的电压移动、对吧? 嗯、为了使 Iout 电压移动、IRET 电压也必须能够移动(我建议您查看我共享的行为模型、以了解这是如何工作的以及各种电流路径是如何平衡的)。 如果它是固定的、则无法更改输出电流。

    现在、来自 XTR116的 Vreg 电压也将发生变化、以保持比 IRET 引脚上的电压高5V 的电平。 因此、任何使用 VREG 作为其电源电压的"下行"器件和使用 IRET 作为其"GND"连接的"下行"器件都将看到一致的5V 电源。 问题是 XTR116的 VREG 只能驱动如此大的电流、因此您不能通过它运行 Uno。  如果随后断开24V 回路电源的 Uno 并将回路接地用作 Uno 接地、则会遇到这样的问题:Uno 以一个电压(回路接地)为基准、但 DAC 和 XTR116输入以不同的电压(IRET)为基准。 这将导致重大问题。

    解决方案? 在 Uno 和 DAC 之间或 DAC 和 XTR116之间进行隔离。 这样您就可以将接地端保持分离、如下所示。

    此特定的常见问题 解答详细介绍了此案例、并包含了一些用于隔离的示例器件型号、但我还是建议您观看我链接的高精度实验室系列。 请注意 、如果您有兴趣、也可以选择使用 XTR111等三线发送器。

    谢谢、

    Jon

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    您好、Wasp、

    正如 JMAC 已经提到的、电压稳压器部分将不起作用。 您可以强制电流流入"IRET"引脚、该引脚不由 XTR116的"VRE"或"Vref"引脚供源。 这将破坏内部反馈环路并导致错误。

    您可能还需要读取此主题:

    e2e.ti.com/.../xtr116-incorrect-reference-voltage-and-malfunctioning-4-20ma-output-driver

    Kai