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4-20mA隔離采樣電路分析

這個(gè)電路是在M5 STACK官網(wǎng)上下載的,是一個(gè)量產(chǎn)的模塊化電路,產(chǎn)品如下所示,是一個(gè)隔離的4-20mA的一個(gè)模塊:

可以看到其原理圖的主要部分由一顆線性光耦HCNR200-500E和運(yùn)算放大器SGM321組成,然后電路圖和公式如下所示:

這個(gè)圖在HCNR200-500E的數(shù)據(jù)手冊中也有類似的電路圖,可以說基本一模一樣,其中傳輸增益K3的范圍是0.85~1.15,那難道這個(gè)電路的誤差范圍是±15%嗎?那還能用嗎?比如4mA的環(huán)路電流,最終輸出給單片機(jī)采樣計(jì)算后會(huì)有15%的誤差(同一批次下的產(chǎn)品)?難道需要校準(zhǔn)?這一點(diǎn)我不是很理解,用過這個(gè)電路的佬可以評論區(qū)解一下惑:

然后是電路的公式推導(dǎo),為了簡便理解,所以我們就默認(rèn)K3=1吧,即認(rèn)為光耦內(nèi)部這倆接收管的一致性非常的棒,100%一致。那么通過電流路徑我們可以看出有以下所示的主要路徑,流過運(yùn)算放大器的工作電流Iop,三極管的偏置電流ib,光耦的發(fā)光電流It,穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電流Izener,然后最終分為兩路Ir1和Isense合成為最終的Iloop。在隔離測的光耦接收管有一個(gè)Ir2,本計(jì)算為了簡便運(yùn)算令其等于Ir1,電流路徑如下所示:

為了方便運(yùn)算和理解,我們只看主要的電流路徑,Ir和Isense和Iloop。我們可以知道以下三個(gè)公式:

Iloop=Isense+Ir ①

Ir = Vout/R1 ②

Ir*R2 = Isense *R5 ③

將2式帶入3式,我們可以獲得

Vout*R2/R1 = Isense*R5

Isense = Vout*R2/R1*R5 ④

而Iloop = Isense+Ir,所以將4式加上2式可得:

Iloop = Vout*(R2+R5)/R1*R5。

由此推導(dǎo)結(jié)束。

總結(jié):

電路還是很不錯(cuò)的電路,就是不知道實(shí)際使用精度咋樣?畢竟看數(shù)據(jù)手冊的這個(gè)K3的范圍是0.85~1.15還是蠻嚇人的,難道批量生產(chǎn)不同電路板之間要有±15%的誤差?

最后是價(jià)格,HCNR200-500E大概五塊錢左右。SGM321大概一塊錢左右。穩(wěn)壓管大概一毛錢左右(穩(wěn)壓管一定不能少,穩(wěn)壓管為運(yùn)放提供一個(gè)浮地的鉗位電壓)。

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資料明細(xì):SCH_UNIT_AIN4-20mA_V1.01.pdf
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  • dy-njyK7yxv 1星期前
    老師,能不能發(fā)我一下資料,謝謝! 77****@****.com
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