我同事 Tony Calabria 和我發表了 DAC 基礎知識系列博客。在該系列文章中,我們探討了高精度數模轉換器 (DAC) 的靜態及動態規范、高精度 DAC 架構以及 DC 誤差計算。
在該系列中,我們將繼續發表文章,發表基于應用的 DAC 基礎知識后續文章。我們將首先發表針對工業控制應用的“迷你系列”博客文章。
作為該系列的開篇文章,我今天首先介紹 DAC 可用于工業控制系統方面的內容。此外,我還將探討雙線與三線/四線系統之間的區別。
在工業控制應用中,DAC 最常用于針對可編程邏輯控制器 (PLC)(上圖左側)或傳感器發送器(也叫現場發送器)(上圖右側)使用的模擬輸出。
在這兩種情況下,DAC 都可用來提供電壓輸出或電流輸出。電流輸出最普遍,大概占 75%。
電壓輸出一般為四個范圍中的一種:0~5V、0~10V、+/-5V 以及 +/-10V,但也有一些需要超范圍輸出的特例。電流輸出通常是指 4~20mA 這一種范圍,但也經常使用更寬一點的范圍,有時可達到 3.5~25.5mA。
PLC 和傳感器發送器的模擬輸出都使用相同的電壓及電流輸出范圍,但它們的使用也有很大的不同。
PLC 模擬輸出通常可控制某個支持其輸出的系統環節,能夠通過電壓輸出轉動電機,或通過電流輸出移動線性致動器,以控制閥門。傳感器發送器中的模擬輸出不僅能夠與傳感器配對,而且還可進行現場遠程安放,監控系統的某個參數。
圖 1
圖 1 是采用兩線配置的典型系統架構,適用于與現場發送器配對的 PLC 模擬輸入模塊。該配置之所以稱為兩線系統,是因為模擬輸出模塊只有兩個端節:電源端節和接地端節。模擬輸入模塊可提供支持電源電壓/電流的現場發送器,而兩線現場發送器則可精確控制其返回到輸入模塊的電流幅值,以便建立通信。兩線現場發送器的獨特挑戰是將所有組件的流耗保持在 4mA 以下,以便通過標準 4~20mA 環路進行通信。
有時候,傳感器(用于傳感器發送器中)所需的激勵電流要大于兩線環路供電系統所能提供的電流。在這種情況下,可為傳感器發送器使用三線方案,其中包括獨立電源端節、電流輸出端節以及接地端節,如圖 2 所示。或者,有時候也可以為兩線系統提供一個局部隔離電源。
圖 2
PLC 中的模擬輸出與上面的三線配置很相似。主要區別是電源由背板本地提供,如下圖中的電源端節所示。請記住,在這種情況下模擬輸出位于控制層面,其將驅動現場層面的負載。
圖 3
在往后幾個月,我將為兩線及三線配置提供實例設計,不僅將深入介紹工業瞬態與瞬態保護電路,而且還將為您的工業模擬輸出設計提供更多要訣與技巧。
責任編輯:haq
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