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[参考译文] TIPD158:4 –20mA 生成问题

Guru**** 2805925 points

Other Parts Discussed in Thread: TIPD158, OPA317, LM324

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/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1619385/tipd158-4-20ma-generation-issue

器件型号: TIPD158
Thread 中讨论的其他器件: OPA317LM324

您好、先生、

根据我们为 PLC 生成 4 –20mA 信号的要求、我将遵循您的 TIPD158 参考设计以及用户指南。 当我处于设计阶段时、在此之前、我已在零 PCB 上对电路板进行原型设计、并尝试读取环路电流、然后它就会绕过 58mA。 我在下面附上了我的原理图以供您参考、请查看它并告诉我们是否需要进行任何更改。  
以下是我的测试设置供您参考:
1) 我使用 LMV324AIPWRG 运算放大器、而不是 OPA317IDBV、因为我们订购的 OPA317 尚未收到。
2) 而不是 FCX690BTA-TP 我已经使用 BC547 晶体管,因为我们有 orderedFCX690BTA-TP 尚未收到。
3) 而不是 60.4 欧姆我使用 20 欧姆电阻连接在发射极。
上述测试更改是否会在 4 –20mA 环路 o/p 中产生任何问题
 请仔细查看、如果发现任何差异、请告知我们。
等待您的回复、
4 –20mA 环路 design.pdf
此致、
Shubham  

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    嗨、Shubham、

    这些变化对我来说似乎是合理的。   

    您是制造此 PCB 还是在试验电路板上? 请注意、LM324 DBV 封装与原理图上的符号不匹配。   

    您能测量几个关键电压吗? 运算放大器的反相、同相和输出节点上的电压是多少?  您将 DAC 电压设置为多少?

    谢谢、

    Paul

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    您好、先生、

    到目前为止、我们还没有制造 PCB、我们首先在零 PCB 上测试设计、一旦认证完成、我们就会进行 PCB 制造。 是的、我们订购了 OPA317 和 FCX690BTA 晶体管以及 60.4 欧姆电阻器。 一旦收到、我将通过安装它 并将读数转发给您、再次对其进行测试。
    我认为问题可能与我正在使用的 OPAMP 和晶体管有关、即 LM324 和 BC547。 运算放大器无法完美驱动晶体管、并且晶体管增益可能会阻碍我们的结果。 请告诉我我我的想法是否正确? 或者还能做什么。

    正在寻找您的反馈...
     此致、
    Shubham

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    嗨、Shubham、

    您能测量几个关键电压吗? 运算放大器的反相、同相和输出节点上的电压是多少?  您将 DAC 电压设置为多少?  这将亮起。

    谢谢、

    Paul

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    您好、先生、

     根据 TI 推荐的原始设计、用 OPA317 替换运算放大器并使用 FCX690BTA 晶体管后、CKT 正常工作。 但输出中存在一些偏移误差
    即当 DAC o/p 0v、o/p 电流为 4.27mA 时...(error 0.27mA)
    当 DAC o/p 3.3V 时、o/p 电流为 22.67mA(错误:2.67mA)

    请告诉我如何消除这个误差、

    正在等待您的答复!!!

    此致、
    Shubham

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    嗨、Shubham、VCC3V3 电源的精度是多少? 该电源中的任何误差也会直接导致系统误差。   如果移除 R25 或 R26、您可以隔离 VCC3V3 电源产生的失调电压误差。  此外、您是否确认 DAC 确实是 0V 或 3.3V? MCU 中集成的许多 DAC 都具有较大的失调电压和增益误差。

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    您好、先生、

    实际上、我目前正在测试原型、然后再进行 CKT 的制造和组装。 我将设计安装在零 PCB 上、并由台式万用表提供电源、因此电源准确、不会出现波动、我也在我这边进行了验证。 此外、根据 TI 设计的串联电阻值、我想与大家分享的一点是来自 MCU 的 DAC 电源的电阻值应为 30.542k。但我使用的电阻器组合大约为 30.5k、因此偏移为 42 欧姆(这可能会产生问题)。 与电源的另一侧类似、误差中也存在一些失调电压。

    我认为这是产生偏移的原因、如果我错了、可以吗?

    请让我从您的角度知道、在 o/p 中出现偏移的原因可能还有什么

    等待您的答复、

    此致、
    Shubham

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    Shubham,

    虽然有许多潜在的误差源、但可以轻松地对其进行分析。 如果您访问此处编写的 TI 设计:

    https://www.ti.com/lit/pdf/TIDU299

    您需要参考图 2 中的原理图。 我们在立即在 E2E 论坛上发布图片时遇到问题(抱歉)。

    您可以找到公式 4、该公式给出了基于 DAC 代码的 IOUT 计算。 可以通过两种方式设置此公式。 DAC 为 0V 时的第一个 IOUT:

    IOUT =(VREG/R5)*(1 + R3/R4)

    而当 DAC 处于满量程(在本例中为 3.3V)时的 IOUT:

    IOUT =(VREG/R2 + VREG/R5)*(1 + R3/R4)

    根据这些公式、您可以看到 IOUT 直接取决于 VREG 电压。 它是增益误差的最大影响因素、您甚至可以在公式中输入 3.4V、并可以看到该值变化 3%。 您还可以看到电阻器会增加一定的误差。 这 4 个电阻器 (R2、R3、R4、R5) 都应该是精密电阻、并且也可能导致误差。 请注意、R3 和 R4 会成为电路中的电流倍增、因此精度要求特别高。

    最后、DAC 的失调电压和运算放大器的失调电压也会导致误差。 理想情况下、该失调电压为 0V、但在实践中、几百微伏也会影响环路电流。

    无论如何、您都可以查看设计指南、并根据某些测量数据检查这些值。 您的万用表应具有高分辨率、以便在将值与计算值进行比较时获得最佳结果。  

    Joseph Wu