设计目标

设计说明

环路供电的电流变送器可以调节串联环路（包括电源、变送器和负载电阻）中的电流。变送器中的有源电路从环路电流获得电力，这意味着所有器件的电流消耗必须小于零标度电流，该零标度电流在某些应用中可能低至 3.5mA。稳压器可以降低环路电压，从而为 DAC、运算放大器和附加电路供电。运算放大器会偏置晶体管，以调节从 Loop+ 流至 Loop- 的电流。该电路通常用于 2 线现场传感器变送器，如流量变送器、液位变送器、压力变送器和温度变送器。

设计说明

1. 为应用选择具有所需分辨率和精度的单通道 DAC。使用具有低失调电压和低温漂的运算放大器，以更大程度地减小误差。
2. 选择低功耗 DAC、运算放大器和稳压器，以建立小于 4mA 的总传感器变送器静态电流。
3. 通过选择较大的 R3/R4 比率来更大程度地减小流经 R1、R2 和 R3 的电流，以更大限度地减小电阻器的热漂移。
4. 针对 R1-R4、R7-R8 使用精密低漂移电阻器，以更大程度地降低误差。
5. 使用具有宽输入电压范围和低压降的稳压器，以支持各种环路电源电压。

设计步骤

输出电流传递函数为：

1.选择较大的 R3/R4 比率：

2.根据零标度电流 (4mA)、稳压器电压和增益比率 (R3/R4) 计算 R2。

3.根据满标度 DAC 电压和 16mA 的电流范围计算 R1，以设置满标度电流。

4.根据所选的电阻值计算零标度输出电流。

5.根据所选的电阻器值计算满标度电流。

直流传输特性

小信号阶跃响应

器件

主要文件链接

德州仪器 (TI)，经过 EMC/EMI 测试的低成本环路供电式 4mA 至 20mA 变送器，TIPD158 参考设计

德州仪器 (TI)，4mA 至 20mA 电流环路变送器，TIDA-00648 参考设计

德州仪器 (TI)，采用 HART® 调制解调器的高精度环路供电式 4mA 至 20mA 现场变送器，TIDA-01504 参考设计

德州仪器 (TI)，SLAA866 的源文件，SLAC782 软件支持