當(dāng)前在各種數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中通常采用儀表放大器來完成信號(hào)的調(diào)理，實(shí)際信號(hào)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸時(shí)，其中電壓信號(hào)傳輸容易受到噪聲的干擾，且受到傳輸線的分布電阻的影響，通常采用對(duì)噪聲信號(hào)不敏感、抗干擾能力強(qiáng)的電流信號(hào)進(jìn)行信號(hào)長(zhǎng)線傳輸。因此信號(hào)在長(zhǎng)線傳輸?shù)念I(lǐng)域，精密的電流環(huán)變送器的應(yīng)用是必須的。

航晶公司結(jié)合前期市場(chǎng)需求以及自身在模電領(lǐng)域的多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，現(xiàn)推出系列的電流環(huán)發(fā)送器，其依據(jù)GJB2438B標(biāo)準(zhǔn)要求研發(fā)設(shè)計(jì)和厚膜工藝生產(chǎn)，該系列產(chǎn)品具有采集精度高、輸出電流可調(diào)節(jié)、耐高溫等特點(diǎn)。

? ? 概述? ?

兩線制/三線制電流環(huán)發(fā)送器系列產(chǎn)品有HJU122A、HJU122B、HJU122C、HJU105A、HJU105B、HJU126B、HJU0420。

HJU122A/B/C

HJU122A為雙電源供電能夠完成將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電流信號(hào)的功能，并且調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的端口選擇就可以對(duì)輸出電流的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，HJU122B與HJU122C為單電源供電能夠完成可調(diào)節(jié)恒流輸出電流或吸收電流的功能，且內(nèi)部集成有一個(gè)1.25V的電壓基準(zhǔn)。HJU122A/B/C均可以通過調(diào)節(jié)外部電阻Rset對(duì)其輸出電流大小進(jìn)行調(diào)節(jié)?？蛻敉ㄟ^設(shè)置合適的電阻Rset，就能夠得到需求的恒流電流信號(hào)輸出。

HJU105A/B

HJU105A/B是一款兩線制設(shè)計(jì)類型的電流環(huán)變送器，可以配套應(yīng)用于航晶公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的電壓輸出可編程傳感器調(diào)節(jié)器HJ309A以能夠?qū)⒐鑹鹤铇蚧驗(yàn)R射薄膜式壓力傳感器進(jìn)行信號(hào)采集，并將HJ309A的電壓輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流輸出信號(hào)，進(jìn)一步優(yōu)化HJ309A使用方法并具有可以進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，抗干擾噪聲能力強(qiáng)的特點(diǎn)，且能夠承受極端的環(huán)境應(yīng)力和惡劣的電磁環(huán)境。HJU105A/B的內(nèi)部集成有一個(gè)5V的電壓基準(zhǔn)，可以應(yīng)用直接對(duì)數(shù)字采集系統(tǒng)進(jìn)行近端供電而節(jié)省了一個(gè)電源設(shè)計(jì)，有利于整個(gè)系統(tǒng)的集成度。并且能夠?qū)M(jìn)口型號(hào)產(chǎn)品XTR115進(jìn)行完全國(guó)產(chǎn)化替代。

HJU0420/HJU126B

HJU0420是一款可以工作于最高溫度可達(dá)﹢175℃的三線制高溫精密4-20mA電流環(huán)發(fā)送器，具有輸出電流可選，動(dòng)態(tài)輸出能力強(qiáng)和頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，電源與輸出端內(nèi)部集成了接反保護(hù)，信號(hào)輸出端添加了浪涌保護(hù)，極大地提高了器件應(yīng)用的可靠性與穩(wěn)定性。器件HJU0420可以單電源進(jìn)行供電且供電范圍寬，完全涵蓋航空28V的供電范圍要求，可以廣泛應(yīng)用于信號(hào)傳輸系統(tǒng)中。

同為三線制電流環(huán)的設(shè)計(jì)，相比較于HJU0420,HJU126B為雙電源平衡供電，內(nèi)置了一個(gè)電壓基準(zhǔn)以供用戶進(jìn)行選擇4-20mA輸出應(yīng)用或者0-20mA的電流輸出應(yīng)用。且HJU126B具有更低的靜態(tài)功耗與溫飄特性，更適合應(yīng)用于低功耗、高精度、高穩(wěn)定性的電流環(huán)需求領(lǐng)域。

應(yīng)用案例與注意事項(xiàng) ? HJU122A應(yīng)用

如典型應(yīng)用圖所示，應(yīng)用器件時(shí)可以通過調(diào)節(jié)選擇器件的輸入端，可以完成對(duì)于輸出電流方向的選擇。輸出電流的計(jì)算公式為ISET=0.25VIN/RSET，即只要設(shè)置好電阻Rset后，輸出電流與輸入電壓成線性比例關(guān)系。注意在應(yīng)用時(shí)合理選擇負(fù)載RL，使得ISET*RL≤VCC-4V，以避免在高端電流輸出時(shí)因RL過大導(dǎo)致輸出電壓過大接近于電源電壓，進(jìn)而使得輸出輸出電流的線性度變差，影響器件功能的正常使用。

HJU122B與HJU122C應(yīng)用

如典型應(yīng)用圖所示，相比于HJU122A，HJU122B與HJU122C是可以直接單電源供電工作的。雖然HJU122B與HJU122C分別只具有了輸出電流或吸收電流的能力，不及HJU122A的通過改變輸入端口就可以自由選擇輸出電流或吸收電流的能力，但是HJU122B與HJU122C是可以應(yīng)用于超低電流例如μA級(jí)電流設(shè)置的輸出應(yīng)用的。輸出電流的計(jì)算公式為IOUT=Vref/RSET，其中Vref為器件內(nèi)部設(shè)置的基準(zhǔn)電壓，即只需要設(shè)置好Rset電阻的阻值，就可以得到需要的電流輸出信號(hào)。

與HJU122A相同，HJU122B與HJU122C應(yīng)用時(shí)也應(yīng)該注意RL電阻的大小選擇，以避免因設(shè)置輸出電壓過高而導(dǎo)致器件工作異常，輸出電流異常。在進(jìn)行μA級(jí)電流輸出應(yīng)用時(shí)，要注意盡量不要采用超過4MΩ級(jí)的較大的采樣電阻RL，采樣電阻RL越大，越容易對(duì)輸出電流檢測(cè)系統(tǒng)造成影響，使得最終的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果與實(shí)際的設(shè)置輸出電流結(jié)果不同。

HJU105應(yīng)用

HJU105的4#引腳定義的GND（VDD的參考地）為整個(gè)系統(tǒng)的浮地而不是電源電壓VCC的地，電流輸出IOUT?應(yīng)對(duì)電源電壓VCC的地接采樣電阻Rt.應(yīng)用圖電阻R1、R2、Rset與傳感器的輸出VOUT共同決定了HJU105的輸出電流大小，其輸出電流IOUT的計(jì)算公式滿足：

當(dāng)電阻R1、R2、Rset的值確定后，從公式可以得到輸出電流與傳感器輸出電壓VOUT是呈線性變化的，即設(shè)定好VOUT（低）對(duì)應(yīng)的4mA輸出時(shí)，只需要將VOUT(高）設(shè)置為VOUT（低）的5倍大小，即可獲得20mA的輸出電流。為了減小傳感器輸出VOUT與電阻R1、R2、Rset回路的電流以避免當(dāng)傳感器在高端輸出應(yīng)用時(shí)回路電流較大而導(dǎo)致傳感器輸出功耗較大的情況發(fā)生，推薦應(yīng)用時(shí)R1與R2的阻值設(shè)定都大于100K。

HJU0420應(yīng)用

HJU0420的電流輸出由輸入電壓幅度與設(shè)置電阻Rset共同決定而與輸出采樣電阻的大小無(wú)關(guān)，其輸出電流計(jì)算公式為

IOUT=(1.23+(Vin*2））/RSET。

?HJU126B應(yīng)用

通過設(shè)置電阻RS與輸入信號(hào)IN幅度，就可以得到相應(yīng)的電流輸出而電流輸出的設(shè)置

與輸出采樣電阻的大小是無(wú)關(guān)的。

要注意采樣電阻RS應(yīng)選用高穩(wěn)定性精密電阻，以保證輸出電流的精密性，而且電源電壓VCC?的變化會(huì)影響輸出電流穩(wěn)定性，所以應(yīng)選用高穩(wěn)定性的電源。

? 注意事項(xiàng)??

所有的電流環(huán)在高端電流應(yīng)用例如20mA電流輸出時(shí)，整個(gè)器件的熱功耗將會(huì)變得較高，即可以通過參考上原理圖在在遠(yuǎn)端外接正電源與器件正電源引腳之間加一電阻RP以使得器件上的壓差降低以減小器件的實(shí)際供電電壓以減小功耗。但在應(yīng)用時(shí)要注意電阻阻值不能太大，電阻太大可能會(huì)使得器件輸出管上C、E級(jí)上的壓降接近飽和壓降Vces，使得輸出管接近飽和態(tài)，導(dǎo)致輸出電流會(huì)隨著電源電壓的變化而變化，不能再保持穩(wěn)定。

輸出管C、E即級(jí)電壓差計(jì)算公式為VCE=VCC-IOUT*（RP+RSET+Rt），為了保證得到穩(wěn)定的電流輸出，計(jì)算設(shè)置的VCE應(yīng)大于器件輸出管的飽和壓降Vces，而且電流環(huán)的IOUT一般為與輸入電壓或內(nèi)部基準(zhǔn)電壓與RSET的比值，要想將功耗分布于外置電阻Rp上，則需要盡量選擇較小的終端采樣電阻Rt。

電流信號(hào)在經(jīng)過長(zhǎng)線傳輸后對(duì)輸出電流進(jìn)行采集處理時(shí)，推薦客戶參考典型應(yīng)用圖在終端電阻Rt上并聯(lián)一個(gè)電容Ct，這個(gè)電容能夠有效地減小工頻信號(hào)干擾以平滑電流信號(hào)的輸出。要注意電容的選值越大輸出電流信號(hào)噪聲會(huì)越小但是Rt、Ct構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)其τ值也將增大使得輸出信號(hào)的建立時(shí)間也將越長(zhǎng)。器件實(shí)際應(yīng)用時(shí)用戶應(yīng)根據(jù)自身的信號(hào)噪聲要求和建立時(shí)間需求合理的進(jìn)行電容選擇。

編輯：黃飛

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