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[参考译文] XTR111:XTR111

Guru**** 1772095 points
Other Parts Discussed in Thread: MSP430F67791A, XTR300, XTR111, DAC8563, ISO7341C, DAC8771, ISO7721, ISO7741, AMC3301, OPA197, AMC3302, TINA-TI, LM7705
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/1358748/xtr111-xtr111

器件型号:XTR111
主题中讨论的其他器件: DAC8563ISO7341C、MSP430F67791A 、XTR300、 DAC8771、ISO7721ISO7741AMC3301OPA197AMC3302TINA-TILM7705
您好  
我 希望构建一个信号转换器/隔离器器件、将 来自分流器的 mV 信号转换为适合的 PLC 输入。
要求:  
  • 输入/输出隔离>2.5kVrms  
  • 标称工作电压=  24VDC
  • 来自 分流器的输入 可为 50mV、75mV 或100mV  (可在它们之间进行选择- 最佳)
  • 输出  与 PLC 模块相连并通过输入:  4 -20mA (首选)的输入 I/O 的信号转换器/隔离器设计
如果您能向我推荐任何合适的设计或想法、我将不胜感激。  
如果您有任何问题、请随时联系我。
谢谢
Chirag
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    尊敬的 Chirag:

    下面是带现有电流发送器参考设计列表的链接; 有一些您可能感兴趣的设计或提供电路块/设计理念。

    [FAQ]有没有参考设计可以帮助我构建4 -20mA 变送器?

    例如、下面的参考设计通过 ISO7340数字隔离器接受数字输入、以提供4kVpk 电隔离、并通过 DAC7851为 XTR111提供模拟输入以生成模拟电流输出。 您可以使用包含 ADC 的微控制器来执行电压测量、并生成数字输入信号以通过数字隔离器控制 DAC。

    XTR111: TIDA-01536

    单通道隔离式3线电流环路发送器参考设计 指南

    另一个具有类似概念的示例、使用 XTR300 (3线电压/电流变送器)。  它采用  具有六个同步 Delta-Sigma ADC 的 MSP430F67791A 来测量模拟电压/电流、ISO7341C 数字隔离器(提供高达3000V RMS 的电隔离)、以及 DAC8563 16B DAC 为 XTR300电压/电流变送器提供模拟电压输入。

    XTR300: TIDA-00454

    具有直流模拟输出和数字输出驱动器的交流电压和电流传感器设计指南

    其他一些具有电流输出且基于紧凑型隔离式 DAC 的设计也可能令人关注:

     DAC8771/ISO7741/ISO7721: TIDA-01535

    适用于电源隔离式超紧凑型模拟输出模块的参考设计

    谢谢。此致、

    路易斯

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    尊敬的 Chirag:

    您可以考虑先使用 AMC3301隔离放大器、再使用差分放大器、然后驱动 XTR111输入。

    AMC3301提供全差分输出、具有8.2V/V 的固定增益。  因此、一种可能是使用差分放大器级(在差分放大器配置中使用精密放大器、例如 OPA197)来执行差分至单端转换并调整差分放大器的增益。 然后、差分放大器将驱动 XTR111。  差分放大器的增益需要针对 50mV、75mV 或100mV 输入信号情况进行调整。

    谢谢。此致、

    路易斯  

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    您好、Luis:

    感谢您对设计选项的答复。 我将对每一个问题进行彻底的调查、如果有任何问题、我会向您回复。

    对于 XTR111等 IC、注意到该设计没有必要。 我们可以不加修改地继续下去。

    如果您需要任何进一步的帮助或有任何其他偏好、请随时联系我们。

    此致、Chirag

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    尊敬的 Chirag:

    谢谢!

    此致、

    路易斯

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    您好、Luis、阅读了所有建议的器件数据表后、我知道当分流电压为100mV 时、AMC3301会得到+- 820mV 的输出。 然后、在我需要 OPA197之后增加该电压以馈入 XTR111。 因此、我将使用增益方程 Vout= R3/R1 (V2-V1)来设置增益、从而使信号输出5V 馈入 XTR111。  然后、根据 XTR111数据表示例、将单信号输入转换为4 -20mA 输出。  如果我错了、请更正我吗? 谢谢 Chirag、此致

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    尊敬的 Chirag:

    是的、您所描述的差分放大器对信号进行移位和缩放可能会起作用。   我今天不在办公室;但可以在 本周晚些时候回顾您的原理图或提供建议。

    谢谢。此致、

    路易斯  

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    您好,Luis,感谢您的答复。 我真的需要您的帮助来创建 OPA197部件电路、因为我找不到任何类似的电路示例。 我会根据你的建议和我的理解把所有的谜题放在一起。 一旦完成、我将与您分享一份回顾和改进建议。 谢谢、此致、Chirag

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    尊敬的 Chirag:

    下面是一个使用 AMC3302+OPA197+XTR111的示例、接受0mV-100mV 的输入电压、生成4mA 的-20mA 输出。  AMC3302支持符合 UL1577标准且长达1分钟的4250VRMS 隔离; 工作电压高达1.2kVrms。

    • AMC3302接受0至100mV 的输入信号、提供隔离、 将100mV 信号增益8.2V/V。
    • OPA197差分放大器的增益为6.0976V/V。 OPA197由(V+)=+24V、(V-)=-5V 的双极电源供电。  差分放大器接受来自 AMC3302的0mV 至820mV 输入信号并产生0V 至+5V 输出信号
    • XTR111配置为将 XTR111稳压器设置为+5V。 在 XTR111输入端应用了一个10K-40k 分压器、以 XTR111 +5V 稳压器为基准。  在此配置中、XTR111接受0V 至+5V 的输入信号并产生4mA 至20mA 输出。  XTR111采用单极+24V 电源供电。

    请参阅下面的 TINA-TI 原理图和仿真结果。  XTR111仿真仅基于理想化/简化的 XTR111模型。

    谢谢。此致、

    路易斯

    直流扫描仿真结果:

    TINA-TI 仿真:

    e2e.ti.com/.../amc3301_5F00_OPA197_5F00_xtr111.TSC

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    你好,路易斯,你是天才。 非常感谢您的帮助。 您让我的工作变得非常简单。   

    关于 OPA197、根据数据表、我能否使用单电源意味着仅24V、而不是-5V、因为单电源是4.5-36V?  因为我只需要24到5V 的转换器、所以它使我的电路更加简单。  再次感谢您的帮助。 谢谢、此致、Chirag  

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    尊敬的 Chirag:

    谢谢你。  可使用+24V 和 GND 的单个单极电源为 OPA197供电; 但需要注意的是、OPA197的最佳输出摆幅线性范围将被限制在比 GND 高几~100mV 的范围内、并且运算放大器的输出将无法一直达到0V。  即使使用诸如 OPA197的轨到轨输出放大器时、运算放大器的输出电压摆幅也只能接近轨电源、但输出不能完全达到负或正电源轨电源电压。  

    OPA197数据表第10页中来自电源轨规格的电压输出摆幅(满贯测试)显示了负载为10kΩ 时的125mV (最大值)。  请记住、在该满贯测试条件下、运算放大器已经远远超出其最佳线性范围。 因此、您需要大于125mV 的余量;可能在200mV - 300mV 范围左右。

    因此、您可以使用单极电源为放大器供电、但差分放大器将超出 OPA197输出电压远低于200mV 的最佳线性范围。  

    我们可以考虑重新缩放或调整差分放大器的电阻器、例如 Rfb = 15k、Rin = 2.46k、以为放大器提供稍轻的负载;稍微提高输出摆幅。 不过、您可能会考虑双极电源。  

    生成负电源的一个可能电路是 LM7705负偏置发生器。  该器件会产生-0.232V 小负偏置电压、有助于 OPA197到达0V:

    下面是 TI 高精度实验室讲座、其中更详细地讨论了运算放大器输出摆幅限制:

    https://www.ti.com/video/series/precision-labs/ti-precision-labs-op-amps.html

    谢谢、此致、

    路易斯

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    您好、Luis、非常感谢。 我希望你周末愉快。 我已经完成了原理图、我想发送给您进行审阅。 您能否向我发送您的电子邮件地址以便我将其发送给您。 我不 喜欢在这里分享。  谢谢 Chirag

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    尊敬的 Chirag:  

    根据您的请求、我已通过私人对话向您发送消息。 您可以通过私人讨论将信息发送给我。   

    谢谢、此致、

    路易斯