仅需两个模拟器件的灵活 PLC/DCS 模拟输出模块

2017-08-18 83 0

电路功能与优势:图 1 所示电路是一种仅使用两个模拟器件的全功能、灵活、可编程的模拟输出解决方案,它满足可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)应用的大部分要求。AD5660-1 是一款低功耗(2.8mW@5V)、轨到轨输出、16 位 nanoDAC®,AD5750-1 是一款工业用电流/电压输出驱动器,二者相结合可提供所有典型的电流和电压输出范围、16 位分辨率且无失码、0.05% 的线性度以及小于 0.1% 的输出误差。该电路还具有一些支持工业应用的重要特性,如片内输出故障检测、用于防止包错误(PEC)的 CRC 校验以及灵活的上电选项等,非常适合构建鲁棒的工业控制系统。在大批量生产中,它无需外部精密电阻或校准程序就能保持一致的性能,因而是 PLC 或 DCS 模块的理想选择。

仅需两个模拟器件的灵活 PLC/DCS 模拟输出模块

图 1 针对单通道的基本模拟输出电路(原理示意图,未显示所有连接和保护电路)

电路描述:AD5750/AD5750-1 是单通道、低成本、精密电压/电流输出驱动器,设计用于满足工业过程控制应用的需要。电压输出范围可以针对 PLC 和 DCS 应用的标准输出范围进行编程:0~5V、0~10V、-5~+5V 和 -10~+10V;针对标准范围,还提供了 20% 的超范围设置,由此可得到下列选项:0~6V、0~12V、-6~+6V 和 -12~+12V。

电流输出通过单独的引脚提供,可以编程为以下范围:4~20mA、0~20mA、-20~+20mA、0~24mA 和 -24~+24mA;单极性范围具有 2% 的超范围设置。由于 AD5750/AD5750-1 的电流输出既可以是源电流,也可以是吸电流,因此它能与广泛的传感器或执行器接口;如果需要,可以将电压和电流输出引脚连在一起,以便将终端系统配置为单通道输出。

AD5660-1 是一款单通道、低成本、低功耗、轨到轨电压缓冲输出 nanoDAC,片内集成一个 1.25V、5ppm/℃ 基准电压源;它还内置一个上电复位电路,确保 DAC 输出上电至 0V 并保持该电平,直到执行一次有效的写操作为止。

AD5660-1 DAC 与 AD5750-1 驱动器之间的接口简单,无需外部器件:AD5660-1 的输出电压范围是 0~2.5V,与 AD5750-1 的输入范围匹配;AD5660-1 的基准输出电压为 1.25V,与 AD5750-1 的基准输入要求完全匹配。

用于 PLC 和 DCS 应用的器件所需的 ESD 保护和过压保护一般远高于形式上的推荐要求。AD5750-1 的各引脚内置 ESD 保护二极管,可以防止 3kV 瞬变损害器件(人体模型);但是工业控制环境可能会使 I/O 电路遭受高得多的瞬变,因此 EVAL-CN0203-SDPZ 电路板内置外部 30V/600W 瞬变电压抑制器(TVS)、50mA/30V 自恢复保险丝(PolySwitch)和肖特基功率二极管,以提供更高电压的 ESD 保护、50mA 过流保护和 30V 过压保护。图 1 的原理示意图未显示可选的外部保护电路,但可以在 CN0203 设计支持包的详细原理图(EVAL-CN0203-SDPZ-SCH pdf 文件)中找到。

本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能,必须采用适当的布局、接地和去耦技术(可参考教程 MT-031“实现数据转换器的接地并解开 AGND 和 DGND 的谜团”以及教程 MT-101“去耦技术”)。

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