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[参考译文] INA592：4-20mA 电流源

admin
Guru**** 657500 points
Other Parts Discussed in Thread: DAC8775, DAC8760, XTR111, DAC8750, INA592, XTR305, XTR300, DAC8771
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/1209599/ina592-4-20ma-current-source

器件型号：INA592
主题中讨论的其他器件：DAC8760、 XTR111、 DAC8750、 XTR305、XTR300、 DAC8771、DAC8775

团队、您好！
我们计划设计一个4-20mA 电流源作为传感器输出
1)。 能否按照应用手册 《改进型 Howland 电流泵配置分析》中所述使用 Howland 电流泵？
2)。 或者、我们是否需要使用 XTR111AIDGQR 等指定的 IC？
 μA ±0.3 μ A 的分辨率和 μA 2.5 μ A 的精度。
负载调节为 ±0.02%读数(0到500Ω)。
精度为0.15uA
3)。 能否将 DAC8760等 DAC 用于该应用？

期待您的答复


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    TI__Guru**** 657500 points
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    尊敬的 Shibin：

    通常借助500R 负载电阻器和0...20mA 电流输出来提高0-10V。 由于500R 负载电阻导致源阻抗相当高、因此该解决方案不是最佳的。 但这种解决方案在工业中经常使用、尤其是在电缆不太长的情况下。

    为了能够在0...20mA 应用中的输出电压一直降至0V、Howland 电流泵需要双极电源电压。 另一方面、XTR111的输出级的工作方式完全不同、不受此限制。 因此、如果您只有一个正电源电压、XTR111可能是更好的选择。 Howland 电流泵的另一个缺点是、要针对不同的复杂负载稳定 Howland 电流泵、这不是一项简单的任务。 这也是它未广泛用于0/4...20mA 应用的另一个原因。

    另一种方法是使用 DAC8750或 DAC8760。

    凯

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    TI__Guru**** 657500 points
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    尊敬的 Shibin：

    正如 Kai 提到的、在电流变送器应用中、Howland 电流源配置的主要问题是可能对容性/电感负载敏感、并且在驱动长电缆时很可能变得不稳定。  可能存在如图9-9上 INA592所示的电路配置、其中使用了 NPN 晶体管、可在4-20mA 电流变送器应用中使用、但这些配置仅限于具有低电缆或几十纳法拉的相对低电容负载的应用。

    然而 、一般来说、如果应用主要关注直流精度/准确度、且带宽有限至几 kHz、则 XTR111、XTR300、XTR305是提供具有出色直流精度的稳健解决方案的不错选择。  DAC8760也是一种流行的解决方案、它们由 DAC 团队提供支持。

    XTR111可能是3线电流变送器4-20mA 的不错选择、在使用单极电源的同时满足您的精度要求。

    XTR300和 XTR305是另一个选项、它们可配置为电流输出或电压输出模式、支持高达24mA 的输出线性运行、或电压输出配置、将支持0-10V 发送器输出。  然而、XTR300需要一个(V-)<=-5V 或更大负电压的双极电源。

    随附的几个参考设计采用了 XTR300、XTR111、DAC 解决方案、您可能会对此感兴趣：

    3线变送器参考设计：  

    谢谢。此致、

    路易斯

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    TI__Guru**** 657500 points
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    尊敬的 Kai：
    感谢您的答复。
    Mouser、DigiKey 或 TI store 中不提供 DAC8750或 DAC8760。
    电路板提供+/-15V 电压、因此为 Howland 使用双极电压并不困难

    如果我们使用 XTR111、精度将会是多少？
     μA ±0.3 μ A 的分辨率和 μA 2.5 μ A 的精度。
    负载调节为 ±0.02%读数(0到500Ω)。

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    TI__Guru**** 657500 points
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    您好、Luis：
    感谢您的答复。
    如果我们使用 图9-9中 INA592所示的电路配置、并使用可在4-20mA 电流变送器应用中使用的 NPN 晶体管、那么这种配置的精度是多少？
     μA ±0.3 μ A 的分辨率和 μA 2.5 μ A 的精度。
    负载调节为 ±0.02%读数(0到500Ω)。
    考虑到电缆中的电感和电容负载、电路是否能够驱动长电缆？

    XTR300和 XTR305未在 Mouser、DigiKey 或 TI store 中供货。


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    TI__Guru**** 657500 points
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    您好、Shirbin、

    就总体 XTR111电路精度而言、误差将是 DAC 或产生 XTR111输入电压信号的电路的重函数、DAC 的基准、以及 XTR111增益误差、失调电压、线性以及 RSET 电阻器精度/容差。  查看 XTR111参考设计 TIDA-01536 ，您会发现该参考设计提供了一个可估算输出电流精度的设计示例。

    用户指南为参考设计提供了总体未调误差(TUE)的估计值、FSR 估计值为±0.116%。 执行校准后、该设计提供估计的 ±0.005% FSR 校准误差和±0.025%的测量值、

    请查看 设计指南第3页上的第2.2.1节"计算的 IOUT 精度"。

    设计指南—TIDA-01536

    关于 图9-9中的 INA592、我们不提供参考设计、误差和输入电压源误差会是电阻器容差的一个重函数。  正如我们所讨论的、XTR111 (和/或 XTR300/XTR305、如果可用)非常适合用于提供可靠解决方案的4-20mA 应用。

    谢谢！

    路易斯

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    您好、Luis：
    感谢您的答复。
    我了解产生4 - 20mA 电 流的最佳方法是使用 XTR111 (和/或 XTR300/XTR305、如果可用)。
    但是、任何受信任的供应商都无法提供它们。
    我们必须搜索替代选项。
    我们是否可以 按照 数据表中的图9-9所示、使用 INA592产生4 - 20mA 电流？
    我们计划使用的 DAC 是16位 DAC (DAC8574IPW)、我们计划使用0.1%容差或更高规格的电阻器。
    电缆上的电感和电容寄生负载是否会影响系统的稳定性/性能？

    正在寻找您的回复。

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    TI__Guru**** 657500 points
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    尊敬的 Shibin：

    这些电路看起来很好、但在实践中可能不那么好。 INA592数据表的图9-9中所示的电路存在一个事实、即内部 OPAMP 的输入是不可访问的、并且您无法添加合适的相位超前电容来稳定来自复杂负载的电流泵(电缆电容！)。 因此、此电路可以在没有任何复杂负载的情况下完美工作、并且输出端具有短连接、但不一定需要使用长的"现实世界"电缆正常工作。

    还应记住、为了适当地保护输出免受 ESD、浪涌和脉冲群落的影响以及为了进行适当的 EMI 滤波、通常在输出到信号接地之间安装一个与 TVS 并联的滤波电容器(10...100nF)。 因此、即使没有任何电缆、您也具有复杂的负载。 连接变容长度的电缆时、电流泵上的电容负载也变载。 因此、为了实现正确而稳定的运行、您需要通过一个非常特定的相位超前电容来补偿电流泵、但由于 OPAMP 的输入是不可访问的、因此无法连接到 INA592。

    凯

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    TI__Guru**** 657500 points
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    尊敬的 Shibin：

    INA592用作差分放大器、而不是开发用于工业4-20mA 电流变送器的器件。 因此、作为4-20mA 电流变送器的 INA592没有参考设计。  数据表的图9-9中建议的电路只能可靠地驱动几十纳法拉的容性负载、同时保持稳定、因此、它仅限于驱动相对较短电缆或相对低电容负载的应用。  Kai 在上面已经解释说、内部放大器的反相端子没有 直接连接、使得补偿变得困难。

    XTR111、XTR300、XTR305和 DAC8760以及上述参考设计是适用于4-20mA 电流变送器应用的强大解决方案。  其中一些器件似乎在 TI.com 上有现货库存。

    谢谢。此致、

    路易斯