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[参考译文] XTR111:0-3.3V 至4 -20mA 电路-电流随负载电阻而变化、但不随输入电压而变化。

Guru**** 2513945 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/1405047/xtr111-0-3-3v-to-4-20ma-circuit---current-changes-with-load-resistance-but-not-with-input-voltage

器件型号:XTR111

工具与软件:

我已通过我在此处看到的另一个论坛帖子对该电路建模。  但是、我无法让它发挥作用。  我可以验证输入电压是否从0V 变为3.3V。  当我向负载应用2K 电阻器时、4 -20mA 信号会给我11mA。  任何其他电阻器似乎直接影响电流、在我的测试中、较小的电阻器的拉取值与80mA 一样大。  我的电路有什么问题吗?  我使用的是 XTR111AIDGQR。

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    尊敬的 Benjamin:

    您能验证/确认外部 PFET 晶体管连接吗?  源极和漏极连接似乎相反。 PFET 源极需要通过 R15连接到 IS 引脚、漏极需要通过电阻器 R5连接到电路输出。   

    谢谢、此致、

    Luis

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    很好的收获!  我将尝试手动更换小型组件、因此我们将看看我能否做到这一点。  谢谢!

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    "我想,我是真的爱你。"  我在所有其他 XTR111帖子上看到了您的帖子、并希望您仍在论坛上。  我还没有开始进行物理测试、但我将 TINA 仿真器与 XTR111仿真器配合使用、我在您的其他文章中找到该仿真。  在我的错误电路上施加2K 负载的结果几乎与我在现实生活中看到的结果完全吻合。

    当我按照您的建议反转源极和漏极时、我会得到预期的输出。

    感谢您的帮助!

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    尊敬的 Benjamin:

    这是个好消息!  非常感谢、如果您有任何需要、请告诉我们。

    谢谢、此致、

    Luis

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    这是为了澄清未来看到这一点的人。  经校正的晶体管接线的输出工作电阻为250Ohm、而不是2K。  2K 只是此电路无法驱动太大的负载。  我不确定如何计算确切的最大负载、但通过仿真、此电路似乎处于1.1-1.2K 范围内。

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    尊敬的 Benjamin:

    是的、是这样。  

    请参见下图。 XTR111要求在 IS 引脚上至少具有+(VVSP-2V)的最低合规性。  由于该器件由+24V 电源供电、因此 XTR111引脚上的最大电压需要小于+22V。  在电路中、设计人员还必须为外部 PFET 晶体管 VSD 电压留出余量、约为~100mV、以及电流路径中总串联电阻引起的压降。  在原理图中、电路具有额外的 R4、R5串联电阻、每个电阻为15欧姆。

    在由+24V 电源供电以及考虑到所需的 XTR111 2V 电源合规性、VDS 压  降(最小 VDS 压降约为 ~100mV、但可能随晶体管而变化)以及涉及的任何串联电阻压降时、XTR111器件只能为约< 1.1kΩ(保守值)的总负载电阻提供20mA 电流。 上面的近似计算假设导线电阻非常低或负载非常靠近发送器。  如果负载电阻较小、则计算时需要考虑额外的导线串联电阻。

     请参阅以下内容:

    谢谢、此致、

    Luis

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    路易斯、很棒的解释!  谢谢你。  1.1K 几乎适用于所有4 -20mA 输出负载、并且恰好我抓取的电阻过大而无法测试。  再次感谢!

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    Luis

    我能够更换这个晶体管、现在电路可以正常工作了。  但是、它仅在我从电源提供0V 至3.3V 电压时才有效。  如果我使用 ESP32板的 DAC 输出、则该电路将正常工作、但仅当我的 DAC 输出电压高于1.5V 左右时。  下图显示了我在 X 上的0-100% DAC 输出和在 Y 上测得的0-3.3V DAC 输出 。似乎有些情况下需要灌入 ESP32无法处理的电流。  您知道我们在此遗漏了什么吗?  谢谢!

     

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    尊敬的 Benjamin:

    1) 1) 如果之前晶体管连接存在问题、还请将 XTR111更换为新器件、以防器件损坏。

    2) 2)您能提供 DAC 微控制器连接图吗? 微控制器是否以 XTR111 24V 电源的相同 GND 为基准供电 GND 连接(+3.3V)? 换言之、XTR111的 GND 和微控制器 DAC 的 GND 是否连接在一起?

    3) 3)当问题发生时、请测量 XTR111相对于 XTR111 GND 的输入电压、并验证您是否看到预期的 DAC 电压

    4) 4) XTR111是否使用+24V 电源供电?  

    XTR111 393μA 输入具有非常高的阻抗、DAC 只需通过2.5kΩ VIN  电阻器(  连接到电路上 XTR111 +5V 稳压器的串联电阻)驱动最大~μ A + 10.2kΩ 电流负载。

    谢谢、此致、

    Luis

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    Luis

    1) 1)我制造了新的测试板、它们为晶体管提供了正确的方向、因此这些都是全新的器件。

    2) 2)是、电路板上有一个120VAC 至24VDC 电源。  然后、将24VDC 向下转换为5V、为 ESP32板供电。  24V、5V 和3.3V 电源共用同一接地端。 (已附加电路图像)

    3) 3)在50% DAC 输出和更低的情况下、VIN 的电压大约为1.9V。  上图是 Y 轴上的 DAC 电压和 X 轴上的 DAC 输出百分比 。VIN 电压与此类似、曲线的电压因 VIN 电路而略高。  超过~50%时、VIN 电压以线性方式增加。

    4) 4)是。

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    尊敬的 Benjamin:

    XTR111 VIN 输入具有非常高的阻抗、而 XTR111输入仅消耗纳安级电流。  出现在 DAC 上的唯一负载是通过电阻器网络(下面)到达 XTR111 +5V 稳压器。

    一个建议是减少旁路电容器 C15。  XTR111只需要470nF 或更大的电容。 然而、DAC 看到了一个10.2k + 2.55k 串联电阻将容性负载与 DAC 输出隔离、因此我预计不会有这个问题。

    如果您确认电路在使用外部源驱动 XTR111 VIN 引脚时工作正常、并且由于您已更换 XTR111器件、因此问题仅在使用 DAC 驱动器件时出现、从而产生非线性电压、则这可能与 DAC 有关。  该微控制器/DAC 出自另一家制造商、因此我没有此器件的相关信息。

    谢谢、此致、

    Luis

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    Luis

    谢谢你。  是的、我使用了电位器使来自24V 电源的分压器为 XTR111电路的输入提供0V 至3.3V 电压、一切运行良好。  我还测试了未连接到 XTR111电路时的 DAC 输出、并验证了我从 ESP32上的 DAC 获得线性0-3.3V 输出。  但是、一旦我把 DAC 连接到 XTR111电路上、我就会得到在上面图表中显示的低于50%的平坦值。  我将继续测试、看看我是否能弄清楚。

    此致!

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    谢谢 Benjamin

    如果 DAC 因某种原因不稳定或无法驱动馈入 XTR111的+5V VREG 的2.5k + 10.5k + 1µF 负载、您可以考虑使用精密放大器(例如采用如下所示同相配置的 OPAx333)和10kΩ 输入串联电阻进行缓冲。

    谢谢。此致、

    Luis

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    Luis

    我们将 ESP32引脚从使用 DAC 输出类型更改为 PWM、该电路现在正在工作。  我不知道为什么 DAC 会出现问题、但 PWM 运行良好、所以我们会坚持这样做。  我希望能够驱动电路从3.5mA 到22mA、这样可以有一些错误输出状态。  我进行了数学计算、将 R_set 更改为1500欧姆并将2.55k VIN 电阻器更改为1.93k、可实现该目的。  我在仿真器中运行了该工具、它运行得很好。

    此外、如果我只想运行0-3.3V = 0 -22mA、我是否可以移除 REGF/REGS 分压器电路、然后直接跳转 REGF 以将 REGS 以将基准3V 提供给 REGS、然后直接从 ESP32改变我的 VIN。  然后只需在软件中处理其余部分。  我认为这是可行的,但只是想与你确认跳 REGF 到 regs diretty 会起作用.

    谢谢!

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    尊敬的 Benjamin:

    如果不使用稳压器、XTR111数据表建议将 REGF 与 REGS 连接在一起并使用470nF 旁路电容器。  此电容器是为了实现稳定性所需的。

    谢谢、此致、

    Luis

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    Luis

    谢谢你。  3V 电压不是必需的、对吧? 我可以跳过 REGF 以进行稳压、然后将470nF 电容器连接至电阻器、对吧?

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    Ben、

    正确、 为了实现稳定性、仅将 REGF 与 REGS 连接在一起、并将一个470nF 旁路电容器接地。

    图中的3V 电压位于 XTR111内部;以这种方式连接时、稳压器将在 REGF/REGS 处产生该电压。   

    谢谢。此致、

    Luis