xtr115应用

xtr115应用 集成电流变送器亦称电流环 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 ，根据转换原理的不同可划分成以下两种类型:一 种是电压,电流转换器，亦称电流环发生器，它能将输入电压转换成 4,20mA 的电流信 号(典型产品有 1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106 和 XTR115);另一种属 于电流,电压转换器，也叫电流环接收器(典型产品为 RCV420)。上述产品可满足不同 用户的需要。 XTR 系列是美国 BB(BURR,BROWN)公司生产的精密电流变送器，该公司现已并入 TI 公司。该系列产品包括 XTR101，XTR105，XTR106，XTR110，XTR115 和 XTR116 共 6 种型号。其特点是能完成电压,电流(或电流,电流)转换，适配各种传感器构成测试 系统、工业过程控制系统、电子秤重仪等。 系列产品的分类及性能特点 1 XTR 系列产品的分类及性能特点 XTR 系列精密电流变送器产品的分类及主要特点详见表 1。 表 1 XTR 系列产品的分类及主要特点 输出电 激励源输出 流 Io/mA 产品 型号 满量程输入 范围 环路电源 Us/V 封装形式 主要特点 能将各种传感器产生的微 XTR101 10mV 或 50mV 两路 1mA 电 流源 4,20 11.6,40 DIP, 14SOL,16 弱电压信号转换成 4, 20mA 的电流信号，适配应 变桥、热电偶及铂热 电阻 两路 0.8mA 电流源 带 2 线制或 3 线制铂电阻接 4,20 7.3,36 DIP,14 口，能实现温度/电流 转换 带 2.5V 或 5V 激励源， 适配 应变桥 XTR105 5mV,1V 满量程范围 XTR106 由电阻 Rs 来设定 2.5V 及 5V 两 路基准电压 4,20 7.5,36 DIP,14 4,20 XTR110 0,5V 或 0,10V 10V 基准电压 或 0, 20 或 5,25 带 2.5V 激励源和，5V 精密 XTR115 40,200?A 2.5V 基准电 压 4,20 7.5,36 SO,8 稳压器，可分别给应变桥和 前置放大器单独供电，能简 化电源 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 带 4.096V 激励源和，5V 精 XTR116 40,200?A 4.096V 基准 电压 4,20 7.5,36 SO,8 密稳压器，可分别给应变桥 和前置放大器单独供电，能 简化电源设计 13.4,40 DIP,16 可选择输入电压范围和输 出电流范围 2 XTR115 型电流变送器的工作原理 2.1 性能特点 1) 它属于二线制电流变送器， 内部的 2.5V 基准电压可作为传感器的激励源。 XTR115 可将传感器产生的 40,200μA 弱电流信号放大 100 倍，获得 4,20mA 的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 输出。当 环路电流接近 32mA 时能自动限流。如果在脚 3 与脚 5 之间并联一只电阻，就可以改变 限流值。 2)芯片中增加了?V 精密稳压器，其输出电压精度为?0.05,，电压温度系数仅 为 20×10,6,?，可给外部电路(例如前置放大器)单独供电，从而简化了外部电源 的设计。 3)精度高，非线性误差小。转换精度可达?0.05,，非线性误差仅为?0.003,。 4)环路电源电压的允许范围宽，Us=7.5,36V。XTR115 由环路电源供电。工作温度 范围是,40?,，85?。 5)专门设计了功率管接口，适配外部 NPN 型功率晶体管，它与内部输出晶体管并 联后可降低芯片的功耗。 2.2 工作原理 XTR115 采用 SO,8 小型化封装，其内部电路框图及基本应用电路如图 1 所示。U， 为电源端，接环路电源。UREF 为 2.5V 基准电压输出端。II 端接输入电流。IRET 为基准 电压源输出电流和稳压器输出电流的返回端， 可作为输入电路的公共地。 为 4,20mA OUT 电流输出端。UREG 为，5V 稳压器的输出端。B 和 E 端为外部功率管的接口，分别接功率 管的基极(B)和发射极(E)。功率管的集电极(C)接 U，端。芯片内部主要包括输入 放大器(A)，电阻网络，输出晶体管(VT1)，2.5V 基准电压源和，5V 稳压器。RLIM 为内部限流电阻。外围元器件主要有输入电阻(RI)，功率管(VT2)，环路电源(Us) 和负载电阻(RL)。输入电压 UI 先经过 RI 转换成输入电流 II，再经过 XTR115 放大后 从 OUT 端输出 4,20mA 的电流信号。为减小失调电压以及输入放大器的漂移量，要求 UI>0.5V。输出电流与输入电流、输入电压的关系由式(1)确定。 Io=100II=100UI,RI 3 XTR 系列产品的应用电路 3.1 应变桥电流变送器 由 XTR115 构成应变桥电流变送器的电路如图 2 所示。将脚 3 视为公共地，由脚 1 给应变桥提供，2.5V 的电源电压。前置放大器采用 TL061 型单运放(亦可采用 OPA2277 型双运放，仅用其中的一个运放)，由，5V 稳压器单独给运放供电。RI 为 20kΩ 输入 电阻，C 为降噪电容，VT 为外部 NPN 功率管，可选 2N4922，TIP29C 或 TIP31B 等型号。 以 2N4922 为例，其主要参数为 UCEO=60V，ICM=1A，PCM=30W。该电路的工作原理是当试 件受力时，应变桥输出的电压信号首先经过前置放大器放大成 0.8,4V 的输入电压 UI， 再通过 RI 转换成 40,200μA 的输入电流 II， 最后经 XTR115 放大 100 倍后获得 4,20mA 的电流。 (1) 需要指出，XTR115 只能配 NPN 功率管，不能配 MOS 场效应功率管。外部功率管应满 足 XTR115 对电压、电流的要求，使用中还须给功率管装上合适的散热器。 3.2 保护电路的设计 保护电路应兼有反向电压保护与正向过压保护两种功能。XTR115 的保护电路如图 3 所示。反向电压保护电路由二极管整流桥 VD1,VD4 组成，可防止因将环路电源的极性 接反而损坏芯片。整流二极管可选用 1N4148 型高速硅开关二极管，其主要参数为 URM=75V，Id=150mA，trr=4ns。采用桥式保护电路之后就不用再考虑环路电源的极性， 因为，无论 Us 的极性是否接反，它总能保证 U，端接得是正电压。鉴于在任何时刻整流 桥上总有两只二极管导通，因此，在计算环路电压 ULOOP 时须扣除两只硅二极管的正向 压降(约为 1.4V)，由式(2)确定。 ULOOP=Us,IORL,1.4 (2) 过压保护电路采用一只 1N4753A 型稳压管，其稳定电压为 36V，稳定电流为 7.0mA。 当环路电压过高时就被钳位到 36V。实验证明，即使环路电压达到 65V，XTR115 也不会 损坏。为了改善瞬态过压保护特性，还可采用 Motorola 公司生产的 P6KE39A 型瞬态电 压抑制器(其英文缩写为 TVS，亦称瞬变电压抑制二极管)来代替稳压管。P6KE39A 的 钳位电压 UB=39V，钳位时间仅为 1ns，其性能远优于齐纳稳压管。 3.3 配 J 型热电偶的电流变送器电路 由 XTR101 构成带冷端温度补偿功能的 J 型热电偶输入电路，如图 4 所示。该电路 可将温度信号转换成 4,20mA 的电流信号