JAJA617 回路設計

設計目標

ループ電源電圧	DAC の出力電圧	出力電流	エラー
12V–36V	0V–3V	4mA～20mA	<1% FSR

設計の説明

電流ループトランスミッタは、電源、トランスミッタ、負荷抵抗で構成される直列ループの電流をレギュレートします。トランスミッタのアクティブ回路は、ループ電流から電力を抽出します。これは、すべてのデバイスの消費電流がゼロスケール電流 (一部のアプリケーションでは3.5mA 程度です) より小さい必要があることを意味します。レギュレータはループ電圧を降圧して DAC、オペアンプ、その他の回路に供給します。オペアンプはトランジスタをバイアスし、Loop+ から Loop- に流れる電流をレギュレートします。この回路は、2 線式フィールドセンサトランスミッタ、たとえば流量トランスミッタ、レベルトランスミッタ、圧力トランスミッタ、温度トランスミッタなどで一般的に使用されます。

デザインノート

アプリケーションに必要な分解能と精度を持つ、シングルチャネルの DAC を選択します。誤差を最小化するため、オフセットとドリフト係数の小さいオペアンプを使用します。
センサトランスミッタの総静止電流が 4mA 未満になるように、低消費電力の DAC、オペアンプ、電圧レギュレータを選択します。
R3/R4 の比率を大きくすることで R1、R2、R3 を流れる電流を最小化し、抵抗の温度ドリフトを最小化します。
誤差を最小化するため、R1～R5 には高精度で低ドリフトの抵抗を使用します。
広い範囲のループ電源電圧を許容するため、入力電圧範囲が広く、ドロップアウト電圧の低い電圧レギュレータを使用します。

設計手順

出力電流の伝達関数は次のとおりです。

1. R3/R4 に大きな比を選択します。

2.ゼロスケール電流 (4mA)、レギュレータ電圧、ゲイン比率 (R3/R4) に基づいて、R2 を計算します。

3.フルスケール DAC 電圧と、16mA の電流スパンに基づいて、フルスケール電流を設定する R1 を計算します。

4.選択した抵抗値に基づいて、ゼロスケール出力電流を計算します。

5.選択した抵抗値に基づいて、フルスケール電流を計算します。

DC 伝達特性

小信号ステップ応答

デバイス

デバイス	主な特長	リンク	他の使用可能デバイス
DAC
DAC7311	12 ビット分解能、シングルチャネル、超低消費電力、1LSB INL、SPI、2V～5.5V 電源	6 ピン SC70 パッケージ封止、バッテリ動作アプリケーション向け、12 ビット、シングルチャネル、超低消費電力 DAC	高精度 DAC (≦ 10MSPS)
DAC8411	16 ビット分解能、シングルチャネル、基準電圧内蔵、超低消費電力、4LSB INL、SPI、2V～5.5V 電源	16 ビット、シングルチャネル、80uA、2.0V～5.5V DAC、SC70 パッケージ	高精度 DAC (≦ 10MSPS)
DAC8830	16 ビット分解能、シングルチャネル、超低消費電力、バッファなし出力、1LSB INL、SPI、2.7V～5.5V 電源	16 ビット、シングルチャネル、超低消費電力、電圧出力 DAC	高精度 DAC (≦ 10MSPS)
DAC161S997	16 ビット、4～20mA 電流出力、100uA 電源電流、SPI、2.7V～3.3V 電源	基準電圧内蔵、4mA～20mA 電流ループで駆動、16 ビット、高精度 DAC	高精度 DAC (≦ 10MSPS)
アンプ
TLV9001	低消費電力、0.4mV オフセット、レールツーレール I/O、1.8V～5.5V 電源	1 チャネル、1MHz、レールツーレール入出力 (RRIO)、1.8V～5.5V のオペアンプ	オペアンプ
OPA317	ゼロドリフト、低オフセット、レールツーレール I/O、最大 35uA 電源電流、2.5V～5.5V 電源	低オフセット、レールツーレール I/O オペアンプ	オペアンプ
OPA333	マイクロパワー、ゼロドリフト、低オフセット、レールツーレール I/O、1.8V～5.5V 電源	マイクロパワー、1.8V、17μA、ゼロドリフト CMOS 高精度オペアンプ	オペアンプ

主要なファイルへのリンク

テキサス・インスツルメンツ、低コスト、ループ電源使用 4～20ｍA トランスミッタ、EMC/EMI テスト済み、TIPD158 リファレンスデザイン

テキサス・インスツルメンツ、4～20mA 電流ループトランスミッタ、TIDA-00648 リファレンスデザイン

テキサス・インスツルメンツ、HART® モデム搭載、高精度、ループ電源使用 4mA～20mA フィールドトランスミッタ、TIDA-01504 リファレンスデザイン

テキサス・インスツルメンツ、SLAA866 用のソースファイル、SLAC782 ソフトウェアサポート