电流变换器应用管理论文

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XTR110是美国Burr－Brown公司推出的精密电压／电流变换器，它是专为模拟信号传输所设计的。可用于将0～5V或0～10V的输入电压转换成4～20mA0～20mA，5～25mA或其他常用范围的输出电流。此外，其内部精确的＋10V参考电压可也用于驱动外部电路。

该芯片由精密电阻网络模块、电压／电流变换模块、电流／电流变换模块和精密＋10V电压基准模块组成。由于它利用电流进行传输，所以能有效克服在长线传送过程中环境干扰对测试的影响，从而使其性能大大提高。

XTR110应用范围极广，可用于任何需要信号处理的场合，尤其是在信号小、环境差的测试环境（如工业过程控制、压力、温度、应变测重、数据采集系统和微控制器应用系统中的输入通道等）下更为适合。

1引脚功能

XTR110的引脚排列如图1所示。

2性能参数

XTR110的主要性能特点如下：

●采用标准4～20mA电流传输；

●输入／输出范围可选择；

●最大非线性误差为0．005％；

●带有精确的＋10V参考电压输出；

●采用独立电源工作模式，且电压范围很宽（13．5V～40V）；

●引脚可编程。

图2

3典型应用电路

图2是0～10V输入对应于4～20mA输出时XTR110的功能框图和典型外部连接电路。对于其它输入电压与输出电流范围使用时可根据具体情况改变管脚3、4、5、9、10的连接方式。

XTR110的输出电流可用下式表示：

IO＝10（VREFIN／16＋VIN1／4＋VIN2／2）／RSPAN

图2中，RSPAN实际上就是内部50Ω电阻R9。为了获得不同的输出电流范围，也可连接相应的外部RSPAN。而外部晶体管QEXT则用于传导输出信号电流。推荐使用P沟道MOS晶体管。它的电压标称值必须大于或等于最大电源电压，如果电源电压＋Vcc超过了它的栅极击穿电压，QEXT的漏极将被击穿而失去作用。

如果内部运算放大器A1（图2中偏左下的运算放大器）的非倒置输入低于地（0V）电压0．5V以上，该运算放大器就可能损坏。这种情况一般出现在XTR110的管脚3、4或5被一个异常情况下的反向摆动运算放大器所驱动时。必要的话，可以在反向输入和地之间连接一个钳位二极管来对电压进行钳位。

参考电压在管脚12处应精确校准。为保持精度，包括管脚3在内的任何负载都应与此点相连。

如图3所示，也可以使用分压器R1来调整偏置电流。但首先应将输入电压置零，然后调整R1使输出电流为4mA。对于输出电流范围起始值为0mA的情况，可用以下特定步骤来进行调节：即将输入电压调整到一个很小的非零值，然后调整R1以获得所需的输出电流。这样，当输入为零时，输出也将为零。

利用图3中的分压器R2可在输出电流满刻度时进行幅度调节。这一调整与偏置电流调整是相互作用的。对于该电路，可将输入电压置于＋10V满刻度，然后调整R2到20mA满刻度输出。用于幅度调整的R2、R3与R4的值应根据如下原则选取：选择R4使幅度可以连续小幅递减，然后选择R2和R3使幅度上升，从而使幅度相对于中心值可调。