聚焦高性能模擬與數(shù)?；旌袭a(chǎn)品的供應(yīng)商思瑞浦3PEAK（股票代碼：688536）推出全新16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）TPC2221。該產(chǎn)品采用串行輸入設(shè)計(jì)，具備4mA-20mA高精度電流輸出、完整環(huán)路供電實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、變送器、Hart通信領(lǐng)域。

二線制變送器是通過(guò)兩根導(dǎo)線同時(shí)傳輸電源和信號(hào)的工業(yè)儀表。 二線制變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為電流信號(hào)（如4mA~20mA），24V供電為主，常用于遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、本安防爆等場(chǎng)景。TPC2221以較低的功耗、優(yōu)良的全溫精度、高耐壓可靠性、高集成度等優(yōu)勢(shì)，高度適配二線制變送器的嚴(yán)苛需求。

01TPC2221產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

高精度電流輸出

二線制變送器的精度決定了信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。 輸出誤差通常要求在±0.1%~±0.5%FS（FS為滿量程），高精度場(chǎng)合（如實(shí)驗(yàn)室或精密控制）需≤±0.05%FS。

環(huán)路電壓為24V，REFIN=REFOUT1，內(nèi)部NMOS，內(nèi)部RSET，RLOAD=250Ω條件下測(cè)試，經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)校準(zhǔn)測(cè)量，消除偏置誤差與增益誤差，TPC2221的常溫精度表現(xiàn)優(yōu)異，其精度可達(dá)到0.005%FSR。

在LOOP VOLTAGE=24V，REFIN=REFOUT1，外部NMOS，外部RSET(0.05%。2ppm/℃)，RLOAD=250Ω條件下測(cè)試，TPC2221的常溫精度在0.1%以內(nèi)；全溫精度表現(xiàn)優(yōu)異，-40℃~85℃下， 輸出精度即使未校準(zhǔn)也可達(dá)到0.12%FSR； 校準(zhǔn)后可達(dá)0.04%FSR。

超低靜態(tài)功耗

二線制變送器在無(wú)信號(hào)輸出時(shí)需較低待機(jī)功耗，因?yàn)?mA為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)下限，整機(jī)自身功耗一般控制在3.2mA~3.5mA以下。這對(duì)電路中每個(gè)功能的功耗都提出了很高的要求。TPC2221在16bit高精度DAC正常工作、開啟了內(nèi)部高精度基準(zhǔn)和高壓LDO的功能下，自身功耗較低。

環(huán)路電壓為24V，工作溫度為-40℃~125℃，內(nèi)部基準(zhǔn)開啟，同時(shí)能夠提供3.355mA電流給其它設(shè)備供電的條件下，靜態(tài)電流最大僅為145μA。

支持多檔位線性穩(wěn)壓器輸出

TPC2221內(nèi)部集成高壓線性穩(wěn)壓器，最大輸出電流能力7mA，能為智能變送器內(nèi)的外設(shè)元件提供所需的低壓電源，可有效節(jié)約系統(tǒng)功耗預(yù)算，有助于開發(fā)高性能、功能豐富的智能變送器。 并且減少了元件總數(shù)，有助于縮小二線制變送器的體積，提高系統(tǒng)可靠性。

通過(guò)配置引腳REG_SEL0，REG_SEL1，REG_SEL2可配置多個(gè)檔位的電壓輸出(1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，5V，9V，12V，20V(可選))： 最高支持輸出20V。

TPC2221可以支持客戶在穩(wěn)壓器后級(jí)加DC-DC，為變送器內(nèi)的外設(shè)元件供電，即有效節(jié)約系統(tǒng)功耗預(yù)算，滿足二線制變送器整體低功耗設(shè)計(jì)要求，也有助于在本安防爆場(chǎng)景中滿足本質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)。客戶在穩(wěn)壓器后級(jí)使用DC-DC 場(chǎng)景帶來(lái)有兩個(gè)好處：1.降低DC-DC和外圍電容的耐壓等級(jí)；2.降低系統(tǒng)總電流，以放寬對(duì)前端傳感器、處理器等電路的功耗限制。

環(huán)路電流長(zhǎng)線建立(無(wú)過(guò)沖)

在環(huán)路變送器應(yīng)用中，需要考慮線纜長(zhǎng)度，線纜越長(zhǎng)，等效電感越大，在電流建立過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象。下圖為TPC2221環(huán)路中串接47mH的電感，CIN=168nF條件下的環(huán)路電流建立，無(wú)過(guò)沖。出色的帶載能力和階躍響應(yīng)，能帶大電感的同時(shí)，也能保證響應(yīng)平滑穩(wěn)定。

溫升性能出色

環(huán)路電壓為24V，Loop Current=24mA，此時(shí)芯片功耗為0.5033W，TPC2221的溫度為46.3℃(TA=25℃)。使用外部NMOS，此時(shí)芯片功耗降低為0.2748W，芯片溫度38.5℃(TA=25℃)，溫升還能在原來(lái)基礎(chǔ)上降低8℃，為客戶減少散熱成本。

02TPC2221產(chǎn)品特性

?內(nèi)置高精度16bitDAC及電流輸出環(huán)路，引腳可選NAMUR兼容多種輸出范圍：

– 4mA至20mA
– 3.8mA至21mA
– 3.2mA至24mA

?免校準(zhǔn)輸出誤差（Typ.）：

常溫為0.1%FSR以內(nèi)，全溫為0.17%FSR以內(nèi) (內(nèi)部基準(zhǔn)，外部RSET，-40℃~125℃)

?低靜態(tài)電流：150μA(最大值)

?片內(nèi)基準(zhǔn)電壓溫度系數(shù)：

4ppm/°C(典型值)，可以達(dá)到分立高精度基準(zhǔn)的水平

?可選穩(wěn)壓器輸出（最高可到20V），支持高耐壓環(huán)路電壓范圍：5.5V至60V，大幅提升系統(tǒng)可靠性

?支持HART通信，溫度監(jiān)測(cè)與環(huán)路電壓監(jiān)測(cè)

?工作溫度范圍：?40°C至125°C ，TSSOP-28封裝與QFN-32封裝(Development)，小封裝集成化設(shè)計(jì)

03TPC2221典型應(yīng)用

TPC2221典型應(yīng)用原理圖如下：