完整的4 mA至20 mA HART解决方案

2012-08-13 14:33:35来源: EEWORLD 关键字:ADI  HART  调制解调

电路功能与优势

1所示的电路使用 AD5700——业界功耗最低、尺寸最小的HART1兼容型IC调制解调器,以及位电流输出DAC,形成完整的HART兼容型4 mA20 mA解决方案。

为了进一步节省空间, AD5700-1 提供了精度为0.5%的内部振荡器。

1. AD5420 HART使能电路简化原理图

HARTHART

4 mA20 mA

(HART)4 mA20 mAHART4 mA20 mA1 mA p-p(FSK)

1AD5420AD5700 HARTUARTPLCDCS4 mA20 mAHARTAD5700HART_OUTAD5420RSET RSET AD5420AD5700AN-1065 AD5700 HARTCAP2AD5420RSETAD5700 HART4 mA20 mA2(D1 − D4)

2. AD5700/AD5700-1样片调制器波形


C1
C2AD5420IOUTFSK1200 Hz2200 Hz3C2

3. AD5420/AD5410AD5700 HART

RHCL CH C1AD5420>10 kHz<500 Hz41

4. 仿真频率响应

         

调制解调器的输出是一个FSK信号,由1200 Hz2200 Hz移动频率组成。这个信号需要转换为11 mA峰峰值电流信号。为此,RSET引脚上的信号幅度必须衰减。这是因为AD5420有内部电流增益配置设计。假定调制解调器的输出幅度为500 mV峰峰值,则其输出必须经过500/150 = 3.33倍衰减。此衰减通过RH CL来实现。

本电路笔记中的测量使用以下元件值完成:

  • C1 = 4.7 nF
  • RH = 27 kΩ
  • CL = 4.7 nF
  • CH = 8.2 nF

5是在500 Ω负载电阻上分别测得了1200 Hz2200 Hz移频。通道1显示耦合至AD5420输出中的调制HART信号(设置为输出4 mA),而通道2显示AD5700 TXD信号。

5. 500 Ω负载上测得的FSK波形

HART
1HARTHARTHART


HARTHARTHART

500 Ω2.2 mV500 ΩHCF_TOOL-31HART6

AD54204 mA12 mA20 mAHCF_TOOL-31115 μV rms252 μV rms2.2 mV rmsHART138 mV rmsHART

6. HART

784 mA12 mA1012

7. HART滤波器输入(通道1)和输出(通道2)端的噪声,输出电流为4 MA

8. HART滤波器输入(通道1)和输出(通道2)端的噪声,输出电流为12 MA


HARTHART6AD54204 mA20 mAHART150 mV25 Hz

AD54204 mA20 mA10 μsHARTAD5420CAP1CAP2AD5420

25 HzCAP1CAP2AD5420C1C2

9. AD5420输出(通道1)和HART滤波器输出(通道2),SR CLOCK = 3SR STEP = 2C1 = 4.7 NFC2 = NC

9AD5420HART80 mVSR CLOCK = 3SR STEP = 24 mA20 mA120 msC1 = 4.7 nFC2CAP1AVDD

10SR CLOCK = 5SR STEP = 2C14.7 nF240 msC1

10. AD5420输出(通道1)和HART滤波器输出(通道2),SR CLOCK = 5SR STEP = 2C1 = 4.7 NFC2 = NC


AD5420
ESDI/OAD54201118 ΩIOUT AVDD 18 Ω4 mA20 mAV = IMAX × R = 0.36 V(TVS)TVS

ADIiCoupler 2.5 kViCouplerCLEARGNDFAULT SDOFAULT SDOAD5420

1AD5422LFCSPAD5420CN-0065 IEC 61000AD5422 CN-0233 ADuM3471 PWM

AD5755-1 DACCHARTHARTAD5755-1

4 mA20 mA HARTAD5421 AD5700 HART

电路评估与测试

要构建此电路,需要使用AD5420评估板(EVAL-AD5420EBZ) AD5700-1评估板 (EVAL-AD5700-1EBZ),参见图11。除外两个评估板,该电路还需要三个外部电容(C1 CHCL)、一个负载电阻(RL)和一个UART接口。

设备要求

  • AD5420评估板(EVAL-AD5420EBZ)
  • AD5700评估板(EVAL-AD5700-1EBZ)
  • 运行Windows® XPPC,带USB端口
  • 主机控制器和UART接口(标准微控制器,例如ADuC7060
  • 电源电压:10.8 V60 V
  • 数字测试滤波器(HCF_TOOL-31,可从HART通信基金会获得)
  • 500 Ω负载电阻
  • 外部电容,C1 (4.7 nF)CH (8.2 nF)CL (4.7 nF);一个电阻,RH (27 kΩ)
  • 示波器,Tektronix DS1012B或等效器件

11. 测试设置框图

AD5700AD5420HCFHARTTektronix TDS1012B

AD5420HARTHART

AD54204 mA20 mASR CLOCK = 3SR STEP = 2C14.7 nFC2SR CLOCK53

http://www.analog.com/zh/circuits-from-the-lab/CN0270/vc.html

关键字:ADI  HART  调制解调

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0813/article_16615.html
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