CN0064: D/A コンバータ AD5662、デジタル・アイソレータ ADuM1401、外部アンプを使用した、完全絶縁の 16 ビット、4 mA ~ 20 mA 出力モジュール

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回路の説明

回路集(PDF版), 11/2010 (pdf, 267 kB)
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回路の機能とその利点
  • 4 mA~ 20 mA出力電流
  • デジタル・アイソレータ、16ビット工業用制御出力モジュール
  • FSR (フルスケール範囲)誤差0.025%
使用されている製品
    アプリケーション: 
  • PLC/DCS
  • フィールド機器/スマート・トランスミッタ

回路の機能と利点

この回路は工業用制御出力モジュールの完全なソリューションを提供します。これは、4 mA~ 20 mAの電流出力範囲を必要とする、プロセス制御用プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)や分散制御システム(DCS)のモジュールやトランスミッタに適した設計になっています。AD5662はnanoDAC®ファミリーの製品で、SOT-23パッケージの5 V、16ビット D/Aコンバータです。ADuM1401は4チャンネル・デジタル・アイソレータで、マイクロコントローラとDAC間のすべての必要な信号絶縁を行います。

図 1. 16ビット絶縁4 mA ~20 mA 工業用制御出力モジュール(簡略化した回路図)

回路の説明

工業用制御モジュールのアナログ出力電流範囲は、通常4 mA~ 20 mAまたは 0 mA~ 20 mAです。AD5662 は0 V~ 5 Vの出力を供給します。この出力は検出抵抗RSを流れる電流を設定し、その結果、R1を流れる電流も設定します。この電流は、オペアンプAD822(デュアル)の2段目を使ってR2にミラー(10倍)されます。AD822アンプを選択したのは、その高い性能と高電圧動作のためです。D/Aコンバータがゼロスケール出力の動作時でも、デッドバンド(不感帯)ができないように、電流ミラーの初段は0V入力で動作する必要があります。よって、初段のAD822の出力に十分なヘッドルームを確保するために、AD822の負電源電圧は少なくとも-1Vでなければなりません。2段目において2個のダイオードが正電源と直列に接続されているので、2段目の出力電圧がAD822の正電源レール(最大35 Vが可能)に到達しないことが保証されます。FETの出力もまた直列ダイオードによって保護されています。この直列ダイオードによって回路の消費電力が増加するので、アプリケーションによっては問題となる可能性があることに注意してください。

ADR02は最大9 ppm/°Cのドリフト仕様を備えています。このリファレンスは最大入力電圧が36 Vと高いため、工業用アプリケーションでよく使用されます

ADuM1401 はアナログ・デバイセズのiCoupler®技術に基づく4チャンネル・デジタル・アイソレータです。このデバイスは、AD5662 とシステム側のマイクロコントローラの間を2.5 kV rmsの絶縁定格で絶縁するために使われています。 SYNC、SCLK、DIN の3本の線を使って、AD5662への標準SPIインターフェースを提供しています。

図2. 24 mA フルスケール出力範囲でのINL精度のプロット曲線

図2は、AD5662と外部リファレンスADR02を使ったときの回路からRLに流れる電流の出力誤差のプロット(積分非直線性)を示しています。結果は、入力コードの関数として% FSR (フルスケール範囲)で示されています。この回路ではリファレンスとしてADR02 を使用しています。

外部保護の技法に関する詳細については、Colm Slattery, Derrick Hartmann, Li Ke著 「PLC Evaluation Board SimplifiesDesign of Industrial Process Control Systems」 Analog Dialogue, 43-04, April 2009を参照してください。

この回路に使用されている製品&サンプル:

製品 概要 サンプルが入手可能な製品
AD5662 16ビットnanoDAC®コンバータ、SOT-23パッケージ、2.7~5.5V AD5662ARJZ-1500RL7 AD5662BRJZ-2500RL7 AD5662BRJZ-1500RL7 AD5662BRMZ-1 AD5662ARMZ-1 AD5662BRJZ-1REEL7
AD822 オペアンプ、デュアル、FET入力、単電源、レールtoレール入 / 出力

To obtain samples of this part, please contact ADI

ADR02 5.0V電圧リファレンス、バンドギャップ型、超小型、高精度、高安定、低消費電力 ADR02AUJZ-REEL7 ADR02AKSZ-REEL7 ADR02ARZ
ADUM1401 4チャンネル・デジタル・アイソレータ(3/1チャンネル方向性) ADUM1401WTRWZ ADUM1401CRW ADUM1401ARWZ ADUM1401WSRWZ ADUM1401CRWZ ADUM1401BRWZ
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